[发明专利]一种室温磷光水凝胶的制备方法、产品及应用

说明书

本发明公开了一种室温磷光水凝胶的制备方法、产品及应用，属于室温磷光水凝胶技术领域。本发明以葫芦脲为主体、磷光分子为客体制备得到超分子包合物；以超分子包合物和丙烯酰胺为单体，在聚乙烯醇水溶液中通过原位聚合制备得到室温磷光水凝胶。本发明以PVA为第一重网络来提高水凝胶的机械性能和成膜能力，以丙烯酰胺和超分子包合物共聚构筑第二重网络。所制备的水凝胶表现出超长室温磷光寿命(5.1ms)，磷光量子产率达到9.05％。并且其拉伸强度达到了110kPa，可以进一步用于自支撑膜的制备，为有机室温磷光材料的发展提供了新途径，在磷光涂料和生物材料等领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及室温磷光水凝胶技术领域，特别是涉及一种室温磷光水凝胶的制备方法、产品及应用。

背景技术

室温磷光(RTP)材料，作为一类较为特殊的具有大Stokes位移和长寿命的光致发光材料，在信息加密、高级防伪、发光二极管等领域有着广泛的应用。目前制备RTP材料的策略主要集中在有机金属或贵金属络合物方面。然而有机金属或贵金属络合物高毒性和价格昂贵的特点，使其在实际生活应用中受到了很大的限制。因此环境友好、价格低廉的纯有机RTP材料进入了研究者的视线并迅速引起了广泛的关注。但是纯有机RTP材料通常发光效率较低(如，强度较弱，寿命较短)，磷光分子设计与合成过程复杂，并且多数情况下对氧气敏感，所以目前对纯有机RTP材料的开发比较滞后。

水凝胶是一类具有较大开发潜力的软材料，将水凝胶赋予室温磷光性能可用于生物标记与生物识别等领域。目前有关纯有机RTP水凝胶的报道还非常少，多是将发光材料与水凝胶进行物理掺杂，这就不可避免的引发因材料性能差异造成的分相、发光不均匀等问题，并且得到的水凝胶太脆，在比较低的应力或应变下就会发生断裂，在一定程度上限制了RTP水凝胶的应用。如何利用简单有效的方法构筑兼具优异RTP性能和高机械强度的纯有机RTP水凝胶是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种室温磷光水凝胶的制备方法、产品及应用，以解决上述现有技术存在的问题，使水凝胶在具有优异的RTP性能的同时，兼具高的机械强度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种室温磷光水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

以葫芦脲为主体、磷光分子为客体制备得到超分子包合物；

以超分子包合物和丙烯酰胺为单体，与引发剂溶液和聚乙烯醇水溶液混合，通过原位聚合制备得到室温磷光水凝胶。

进一步地，所述超分子包合物、丙烯酰胺单体在与聚乙烯醇水溶液混合之前先与引发剂溶液混合。

进一步地，所述引发剂溶液具体为：将苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐溶解于0.1M、pH＝9-10的硼酸盐缓冲液中。

pH值太低会影响所制备的水凝胶的机械强度，pH值太高会影响超分子包合物和丙烯酰胺之间的聚合，本发明优选的pH值＝9-10，更有选的pH值＝9.5。

进一步地，所述引发剂溶液中苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐的浓度为86mM。

进一步地，所述原位聚合之前还包括：用惰性气体鼓泡排出溶液中的氧气。

进一步地，所述原位聚合通过光引发。

进一步地，所述光为紫外光：365nm，8mW/cm²。

进一步地，所述葫芦脲和磷光分子的摩尔比为1:2。

进一步地，所述超分子包合物的制备条件为40-60℃、超声。

进一步地，所述超分子包合物和丙烯酰胺的摩尔比为7.5:(800-1300)；优选的，为7.5:1000。