[发明专利]一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学及生物科学技术领域，具体地说是一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法。

背景技术

在现代化学、农业、生物和环境科学中，pH值的测量是一个非常重要的方面，测定pH值的变化一般采用对pH值敏感的膜玻璃电极。然而，传统的玻璃电极具有体积大、需要液体量较多，且玻璃易破裂等缺点限制其应用。

据研究报到，一些金属氧化物电极如：TiO₂，RuO₂和ZnO等所制备的电极对pH具有响应，但是大多数这类电极另外需要一个参比电极，因此使得所制备的新电极体积增大；另一种对pH敏感的光纤传感器是测量物质表面的等离子体共振光谱，其原理为：探针周围液体pH值的改变会引起水凝胶层的溶胀/收缩，导致探针折射率的改变，从而影响透射光谱共振波长的改变，但是，此种方法具有花费较高、制备复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在将凝胶作为传感器指示体系中pH变化，随着pH的增加，凝胶的荧光强度减弱，且原料成本低廉易得、操作简单易行，制得的凝胶较均匀、重现性好、制备过程无污染的一种对pH敏感的荧光纳米铜簇水凝胶的制备方法。

一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法，其具体步骤如下：

1)将BSA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液，其中，BSA为牛血清白蛋白；

2)将铜离子按照BSA：Cu²⁺重量比为10～40:1～10加入步骤1)获得的溶液中，混合均匀；

3)在搅拌作用下，加入氢氧化钠至步骤2)获得的溶液中，同时调节溶液的pH值至9～13，在37～60度的温度下搅拌，制得铜纳米簇原液；

4)将铜纳米簇原液在透析袋中透析，获得铜纳米簇溶液；

5)将琼脂糖、海藻酸钠和明胶按照重量比为5～9.5:0.5～3:0.5～2制成混合均匀的粉末，将粉末加入去离子水中，加热，使其完全溶解形成多聚糖溶液，停止加热；

6)待多聚糖溶液冷却至50～80度后，按照体积比为0.5～1:1～3将铜纳米簇溶液加入到多聚糖溶液中，搅拌均匀，制得铜纳米簇多聚糖混合溶液；

7)将铜纳米簇多聚糖混合溶液倒入模具中，静止放置10～60分钟，用超纯水清洗3～5次，超纯水每次用量为3～10ml，即制得铜纳米簇水凝胶。

优选地，所述步骤2)中BSA：Cu²⁺的重量比优选为23:1；

优选地，所述步骤1)、2)中可选用DNA或谷胱甘肽替代BSA；

优选地，步骤4)中，透析时间为48h，且在透析期间每三小时换一次超纯水。

优选地，步骤5)中，粉末与去离子水按照0.1～2％(w/v)配置；所述琼脂糖、海藻酸钠和明胶重量比优选为9:0.5:0.5。

优选地，步骤6)中，铜纳米簇溶液与多聚糖溶液的体积比优选为1:3。

本发明一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法，其优点是：以制备的铜纳米簇以及琼脂糖、海藻酸钠和明胶为原材料，制备出荧光纳米铜簇水凝胶，使得制备的凝胶较均匀且重现性好；本发明简单易行、快速，材料来源广泛廉价，制备过程无污染；在一般化学实验室即可完成，并可进行大规模工业化生产。

附图说明

图1是实例1合成的铜纳米簇的荧光发射光谱图；

图2是实例2以铜纳米簇、琼脂糖、海藻酸钠和明胶为原材料制备的荧光水凝胶的荧光成像图(从左到右依次为pH：4，5，6，7，8，9)，且从图2中可以看出，随着pH的增加，纳米铜簇水凝胶的荧光强度逐渐减弱，指示pH值的范围很广，表明纳米铜簇水凝胶可以明显指示体系中pH的变化。

具体实施方式

本发明以所合成的铜簇作为荧光探针，以琼脂糖、海藻酸钠和明胶作为凝胶剂，将两者混合制得荧光强度稳定并对pH敏感的凝胶。

下面结合实施例详述本发明：

实施例1

一种对pH敏感的荧光纳米铜簇凝胶的制备方法，其具体步骤如下：

1)将BSA溶解在水溶液中形成澄清透明的溶液；

2)将铜离子按照BSA：Cu²⁺重量比为20:1加入溶液中，混合均匀；

3)在搅拌作用下，加入氢氧化钠调节溶液的pH值至12，在60度的温度下继续搅拌过夜制得铜纳米簇原液；

4)将原液在透析袋中透析两天两夜，中间每三小时换一次超纯水，制得铜纳米簇溶液；