[发明专利]一种铁离子响应的纳米纤维素基荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种铁离子响应的纳米纤维素基荧光材料及其制备方法和应用，属于荧光检测纳米功能材料技术领域。本发明以罗丹明6G为荧光基团，与水合肼和乙二醛分步反应制得铁离子响应荧光基团RG2；然后使用APTES对纳米纤维素进行氨基化改性，制备得到氨基化纳米纤维素；最后将RG2与氨基化纳米纤维素反应制得铁离子响应的纳米纤维素基荧光材料。该纳米纤维素基荧光材料易于携带和保存，在紫外照射下，加入Fe³⁺后产生荧光，发光性能良好，对Fe³⁺具有良好的选择性，可实现对Fe³⁺的特异性识别检测，操作简单方便，在环境监测和食品安全领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于荧光检测纳米功能材料技术领域，具体涉及一种铁离子响应的纳米纤维素基荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

铁(Fe)是人们生活中必不可少的一种金属，同时也是生物系统和环境过程中必需微量元素之一。铁在血红素的形成和氧气向组织的储存和运输方面的起到重要作用；同时，铁还是大部分酶和免疫系统化学物的组成成分。铁缺乏会导致贫血症，并对免疫系统造成影响；当铁含量过多时，可能会导致严重的病理生理状况，例如帕金森氏症、β-地中海贫血和阿尔茨海默氏病。另美国环境保护署(UEPA)和世界卫生组织(WHO)限制饮用水中Fe含量不超过5.4μmol/L。因此，监测水、食物和生物体液中的铁离子，尤其是三价铁离子(Fe³⁺)对于环境评价无疑具有重要意义。

目前，已有多种检测方法可以实现金属离子检测，如原子光谱法、电化学分析法、电感耦合等离子质谱法等。但是，这些传统检测方法一般操作较复杂、耗时长，需要昂贵的仪器设备，并且选择性差、稳定性差、样品制备相当繁杂且不可循环利用。与之相比，荧光传感分析法操作简单、分析迅速，具有较高的稳定性和选择性，且样品处理简单、测试响应时间短，受到越来越多的关注。

目前的大多数荧光有机分子都是以液态的形式使用，液态的荧光探针存在稳定性能较差、难溶于水，不便于携带等诸多问题。此外，荧光分子还具有诸多局限性：如容易聚集导致发生荧光猝灭；难于重复使用；荧光小分子难以加工成型，无法用于器件的制造；荧光小分子溶解到待测溶液中形成均相体系时可能会导致待测体系污染等。一般来说将荧光分子直接掺入聚合物是一种相对简单的方法，但是通过简单的混合很难使得荧光分子均匀分布。因此，发展各种类型的高分子荧光功能材料具有非常重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种铁离子响应的纳米纤维素基荧光材料的制备方法。本发明以罗丹明6G为荧光基团，与水合肼和乙二醛分步反应制得铁离子响应荧光基团RG2；然后使用APTES对纳米纤维素进行氨基化改性，制备得到氨基化纳米纤维素；最后将RG2与氨基化纳米纤维素反应制得铁离子响应的纳米纤维素基荧光材料。该荧光材料对Fe³⁺具有良好的识别性能。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的铁离子响应的纳米纤维素基荧光材料。

本发明的再一目的在于提供上述铁离子响应的纳米纤维素基荧光材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种铁离子响应的纳米纤维素基荧光材料的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)首先以罗丹明6G和水合肼为原料，制备罗丹明6g衍生物RG1；

(2)其次以RG1和乙二醛为原料，制备Fe³⁺识别基团RG2；