[发明专利]一种纤维素纳米晶彩虹薄膜在快速、准确检测甲醛上的应用有效

专利信息
申请号: 201811571719.5 申请日: 2018-12-21
公开(公告)号: CN109535456B 公开(公告)日: 2021-04-23
发明(设计)人: 潘明珠;赵国敏;翟胜丞 申请(专利权)人: 南京林业大学
主分类号: C08J5/18 分类号: C08J5/18;C08L1/04;G01N21/78
代理公司: 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 代理人: 董建林;徐瑛
地址: 210037 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 纤维素 纳米 彩虹 薄膜 快速 准确 检测 甲醛 应用
【说明书】:

本发明公开一种用于快速、准确检测甲醛的薄膜的制备方法,包括以下步骤:(1)将纤维素原料与质量分数为56‑64%的硫酸水溶液,按质量比1:8‑10充分混合,搅拌得到酸解物;将所述酸解物经过稀释、离心、透析至pH值中性,进行超声破碎,得到质量分数为1.2‑2.3%的纤维素纳米晶胶体;(2)将步骤(1)得到的纤维素纳米晶胶体倒入聚苯乙烯培养皿中,使纤维素纳米晶胶体中水分自然蒸发,诱导自组装,形成反射波长为400‑525nm(蓝紫色‑青绿色)的纤维素纳米晶彩虹薄膜。利用纤维素纳米晶胶体的手性向列型液晶结构,将纤维素纳米晶胶体制成彩虹薄膜,该彩虹薄膜的颜色随室内甲醛含量的变化快速发生响应,呈现特有的颜色。

技术领域

本发明涉及纳米纤维素与环境检测领域,具体涉及一种用于快速、准确检测甲醛的薄膜的制备方法。

背景技术

随着经济的发展,甲醛的应用渗透于生活的方方面面,给环境造成污染的同时对人类身体健康的危害也日益增加。从大量的文献记载和临床研究可以看出,甲醛含量过高时,会对人体造成刺激感,导致人体的嗅觉异常、肺功能异常以及免疫系统异常等。甲醛对人体的危害程度与室内空气中甲醛的含量有着直接关系,甲醛的含量越大,对人体的危害性也就越大。因此,甲醛的检测越来越受到关注,其检测方法也越来越多,但不同的方法存在不同的优缺点,传统的检测方法虽已经较为成熟,灵敏度较高,选择性较好,却存在限制条件多或抗干扰性较差,操作过程较为繁琐等缺点;而新型的检测方法更方便、快速,点是反应迅速,灵敏度高,但操作复杂、分析要求高、不易普及。故发展一种选择性好,灵敏度高,稳定性好的甲醛检测方法尤为重要。随着人们对健康生活日渐强烈的追求,检测仪器会更加普遍化,故携带方便、操作简单的新型甲醛检测仪器将成为未来的甲醛检测设备的主要趋势。

纤维素纳米晶(cellulose nanocrystals,CNCs)是一种尺寸为几十到几百纳米的刚性棒状体,丰富价廉、可再生,具备高结晶度、高杨氏模量、高比表面积等优良特性。经硫酸酸解制备的纤维素纳米晶胶体中由于磺酸基的存在,在干燥过程中,棒状纤维素纳米晶进行蒸发诱导自组装呈螺旋结构堆积,形成具有手性向列结构的彩虹色纤维素纳米晶薄膜。这种纤维素纳米晶薄膜具有特殊的光学性质,会对太阳光选择性吸收,本发明将纤维素纳米晶胶体的螺旋堆积结构应用于甲醛检测中,制得纤维素纳米晶膜的颜色随空气中甲醛含量变化而快速响应的甲醛检测用薄膜,促进了甲醛检测技术的改进,同时拓展了纤维素纳米晶的使用范围。

如申请号为CN201611119960.5的专利公开了一种用于甲醛选择性吸附的微孔中空氧化镍气敏传感材料和器件及制备和应用,将纳米纤维素分散于去离子水中与分散剂的混合溶液中,完全分散后加入镍前驱体和缓释沉淀剂六甲基四胺,将盛有溶液的烧杯放入干燥箱加热进行反应,得到绿色沉淀经清洗干燥后放入坩埚高温煅烧,得到微孔中空氧化镍气敏传感材料。利用空气中甲醛气体尺寸低于其他干扰气体的尺寸的特点,通过对NiO空心球体表面气孔尺寸的控制,通过孔径尺寸的调节来选择性筛分,这种传感器需要借助电阻元件等来完成测试。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种用于快速、准确检测甲醛的薄膜的制备方法。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种用于快速、准确检测甲醛的薄膜的制备方法,包括以下步骤:

(1)将纤维素原料与质量分数为56-64%的硫酸水溶液,按质量比1:8-10充分混合,搅拌得到酸解物,将所述酸解物经过稀释、离心、透析至pH值中性,进行超声破碎,得到质量分数为1.2-2.3%的纤维素纳米晶胶体;

(2)将步骤(1)得到的纤维素纳米晶胶体倒入聚苯乙烯培养皿中,使纤维素纳米晶胶体中水分自然蒸发,诱导自组装,形成纤维素纳米晶彩虹薄膜。

利用纤维素纳米晶胶体的手性向列型液晶结构,将纤维素纳米晶胶体制成彩虹薄膜,该彩虹薄膜的颜色随室内甲醛含量的变化快速发生响应,呈现特有的颜色。

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