[发明专利]一种多孔结构水凝胶材料及其制备与应用

权利要求书

1.一种多孔结构水凝胶材料，其特征在于，所述水凝胶材料为CNF/Alg/Tb/Mab，Mab和Tb形成的稀土配合物以共价键方式与CNF和Alg形成的三维网络相连；其中，所述CNF为纤维素纳米纤维，Alg为海藻酸钠，Tb为稀土铽离子，Mab为巯基苯甲酸钠盐；

所述水凝胶材料的制备方法包括如下步骤：

S1、在CNF溶胶中加入Alg，室温下搅拌至充分溶解；

S2、向步骤S1所得的溶胶中加入高碘酸钠溶液，充分搅拌均匀；

S3、将步骤S2所得的溶胶倒入模具中，然后在-25℃条件下冷冻；

S4、将步骤S3所得的冻胶在水中解冻，用大量去离子水洗涤，得到水凝胶；

S5、将步骤S4所得的水凝胶浸泡到盐酸溶液中，然后用大量去离子水洗涤；

S6、将步骤S5所得的水凝胶浸泡到TbCl₃溶液中，然后用大量去离子水洗涤；

S7、将步骤S6所得的水凝胶浸泡到巯基苯甲酸钠盐中，然后用大量去离子水洗涤，得到所述水凝胶材。

2.根据权利要求1所述的多孔结构水凝胶材料，其特征在于，所述Alg的羧基官能团与Tb共价结合形成所述稀土配合物，和/或所述CNF与Alg通过氢键相连形成所述三维网络，和/或所述Mab的羧基官能团与Tb以共价键方式相连。

3.根据权利要求1或2所述的多孔结构水凝胶材料，其特征在于，所述水凝胶材料的分解温度为292℃。

4.一种如权利要求1~3任一项所述多孔结构水凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在CNF溶胶中加入Alg，室温下搅拌至充分溶解；

S2、向步骤S1所得的溶胶中加入高碘酸钠溶液，充分搅拌均匀；

S3、将步骤S2所得的溶胶倒入模具中，然后在-25℃条件下冷冻；

S4、将步骤S3所得的冻胶在水中解冻，用大量去离子水洗涤，得到水凝胶；

S5、将步骤S4所得的水凝胶浸泡到盐酸溶液中，然后用大量去离子水洗涤；

S6、将步骤S5所得的水凝胶浸泡到TbCl₃溶液中，然后用大量去离子水洗涤；

S7、将步骤S6所得的水凝胶浸泡到巯基苯甲酸钠盐中，然后用大量去离子水洗涤，得到所述水凝胶材料。

5.根据权利要求4所述多孔结构水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，Alg的质量百分比浓度为0.2~2%；和/或步骤S2中，高碘酸钠的摩尔浓度为0.5~3M；和/或步骤S3中，冷冻时间为12~48 h。

6.根据权利要求5所述多孔结构水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，Alg的质量百分比浓度为0.3~1.5%；和/或步骤S2中，高碘酸钠的摩尔浓度为0.6~2.5M；和/或步骤S3中，冷冻时间为16~40 h。

7.根据权利要求4所述多孔结构水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，盐酸的浓度为0.05~1.2 M；和/或步骤S6中，TbCl₃溶液中稀土铽离子的摩尔浓度为0.01~0.2 M；和/或步骤S7中，巯基苯甲酸钠盐的摩尔浓度为0.02~0.1 M。

8.根据权利要求7所述多孔结构水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，盐酸的浓度为0.07~1.0 M；和/或步骤S6中，TbCl₃溶液中稀土铽离子的摩尔浓度为0.02~0.16M；和/或步骤S7中，巯基苯甲酸钠盐的摩尔浓度为0.03~0.08 M。

9.一种如权利要求1~3任一项所述多孔结构水凝胶材料作为荧光材料的应用。

10.一种如权利要求1~3任一项所述多孔结构水凝胶材料在铜离子识别中的应用。