[发明专利]一种CNFs、CPFD纳米杂化气凝胶的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种CNFs、CPFD纳米杂化气凝胶的制备方法，包括以下步骤：(1)水溶性阳离子共轭聚合物(CPFD)的制备；(2)CNFs悬浮液的制备；(3)CNFs/CPFD杂化气凝胶的制备；(4)CNFs/CPFD杂化气凝胶的制备。所述的CNFs、CPFD纳米杂化气凝胶在痕量硝基芳烃爆炸物蒸气的超灵敏检测中的应用。本发明的CNFs可以环保有效并且稳定地分散CPFD。CNFs/CPFD杂化气凝胶可以检测超痕量的硝基芳烃爆炸物(NACs)蒸气，CNFs/CPFD杂化气凝胶的荧光猝灭效率比使用旋涂技术制备的CPFD薄膜的荧光猝灭效率高3.6倍，CNFs/CPFD杂化气凝胶作为作为荧光传感器具有很好的循环使用性。

主权项

1.一种CNFs、CPFD纳米杂化气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）水溶性阳离子共轭聚合物CPFD的制备依次将15 mL THF、246 mg 1,4‑对苯二硼酸丙二醇酯1 mmol与494 mg 2,7‑二溴‑9,9‑双[3‑(二甲氨基)丙基]芴1 mmol加入三口瓶中，电磁搅拌至反应物溶解后，加入10 mL 浓度为2 mol/L的K2CO3水溶液；通氮气30 min后，将混合溶液升温至回流温度69 ºC，在氮气保护下快速加入24 mg Pd(PPh3)4催化剂；反应体系在回流温度下反应48 h后，将反应液冷却至室温，随后转移到盛有50 mL甲醇的烧杯中，有不溶物析出，抽滤后将不溶物依次以蒸馏水、甲醇、蒸馏水的顺序，分别洗涤五次，以除去钾盐以及催化剂残留物；洗涤后的固体在索氏提取器中用丙酮抽提48 h，以除去体系中的低聚物；最后将产物转移至真空烘箱中室温下真空干燥48 h，得到共轭聚合物固体粉末PFD；将100 mg PFD溶于50 mL体积比为4:1的THF/DMSO溶剂中，接着加入2 g溴乙烷；反应体系在50ºC下磁力搅拌5天，反应体系中有不溶物析出，加入适量的水将不溶物溶解掉；反应结束后，将THF、水与剩余的溴乙烷旋蒸掉；然后将含有目标聚合物的DMSO溶液倒入大量的乙醚中，有沉淀析出，抽滤后使用丙酮反复洗涤产物；最后在真空烘箱中40 ºC真空干燥48 h，得到阳离子的共轭聚合物CPFD；（2）CNFs悬浮液的制备称取0.033 g TEMPO和0.33 g NaBr依次加入到400 mL的蒸馏水中，10 ºC下利用磁力搅拌器充分搅拌上述混合物；待TEMPO、NaBr完全溶解后，向反应体系中加入10 g湿木浆纤维素；剧烈搅拌至木浆纤维素分散均匀后，再向体系中加入150 mmol NaClO，通过不断滴加0.5 mol/L NaOH溶液将反应体系的pH控制在9‑10；反应6 h后，将氧化纤维素进行过滤，并用去离子水洗涤3~5次得到氧化纤维素；然后利用蒸馏水将氧化纤维素配制成2 mg/mL的浆料，冰水浴中，在300 W功率下超声15 min将氧化纤维素剥离为纤维素纳米纤维；然后将纤维素纳米纤维悬浮液在10000 g下离心10 min去除未剥离的氧化纤维素；最后将制备得到的CNFs悬浮液放在4 ºC冰箱中储存备用；（3）CNFs/CPFD杂化气凝胶的制备将0.25%的CNFs悬浮液置于20 mL玻璃模具中，并暴露于盐酸蒸气中12 h，CNFs悬浮液转变为CNFs水凝胶；利用大量蒸馏水反复洗涤CNFs水凝胶，直至CNFs水凝胶pH呈中性；使用液氮对CNFs水凝胶进行预处理，随后通过冷冻干燥技术制备得到CNFs气凝胶；（4）CNFs/CPFD杂化气凝胶的制备称取50 mg CPFD并将其溶解到10mL 蒸馏水中，随后加入20 g质量分数为0.25%的CNFs悬浮液；冰浴下超声300 W、15 min后，混合液成为均匀的CNFs/CPFD共悬浮液；将悬浮液置于20 mL玻璃模具中，并暴露于盐酸蒸气中12 h，CNFs/CPFD悬浮液转变为CNFs/CPFD纳米杂化水凝胶；利用大量蒸馏水反复洗涤CNFs/CPFD纳米杂化水凝胶，直至CNFs/CPFD纳米杂化水凝胶pH呈中性；使用液氮对CNFs/CPFD纳米杂化水凝胶进行预处理，随后通过冷冻干燥技术制备得到CNFs/CPFD纳米杂化气凝胶。