一种可裸眼检测镉离子浓度的反蛋白石凝胶光子晶体传感膜

摘要

本发明公开了一种利用反蛋白石结构凝胶光子晶体传感膜，实现在水溶液中现场、实时检测Cd²⁺的方法。本发明首先制备了单分散聚苯乙烯微球，并组装成聚苯乙烯胶体晶体模板，继而以丙烯酰胺、烯丙基硫脲、过硫酸铵、N，N'‑亚甲基双丙烯酰胺组成前驱液填充在胶体晶体模板间隙，通过热聚合并脱除聚苯乙烯，得到反蛋白石凝胶光子晶体膜。在不同Cd²⁺浓度的溶液中，该凝胶光子晶体膜呈现不同的颜色，据此可以检测Cd²⁺。该方法还具有灵敏度高、选择性好和抗干扰性强，以及可以重复使用的特点。

主权项

一种可裸眼检测镉离子浓度的反蛋白石凝胶光子晶体传感膜，其特征在于，包括以下步骤：(1)聚苯乙烯(PS)微球和胶体晶体模板的制备以苯乙烯为主单体，丙烯酸为交联单体，过硫酸铵为引发剂，二次蒸馏水为溶剂，采用无皂乳液聚合法，制备出分散系数为0.005聚苯乙烯‑丙烯酸微球乳液(以下简称为PS乳液)，取出一定量配制成固含量1％的PS乳液，超声震荡分散均匀后备用；采用双基片垂直沉积的方法制备面心立方密堆积结构(即FCC结构)的PS胶体晶体模板；(2)反蛋白石结构的聚丙烯酰胺/聚稀丙基硫脲(PAM/PATU)凝胶光子晶体传感膜的制备将丙烯酰胺、烯丙基硫脲、过硫酸铵、N，N'‑亚甲基双丙烯酰胺溶解于13mL去离子水中，使其混合均匀，然后通入N₂ 10min以除去溶液中的O₂得到预聚液备用；将一块洁净的载玻片，放置在已制备好的PS胶体晶体模板表面，两侧用夹子固定，形成类似“三明治”结构；将此“三明治”结构的PS胶体晶体模板平放于桌面，然后在模板一端边缘处逐滴缓慢滴下预聚液；然后再将其静置于45℃烘箱热引发聚合反应；反应结束后将“三明治”结构浸于去离子水中，使得蛋白石结构的凝胶光子晶体膜自动脱落，再将其浸于甲苯中约48h除去PS胶体晶体模板，最后得到颜色鲜艳的PAM/PATU反蛋白石凝胶膜；将反蛋白石凝胶膜置于无水乙醇中10s，除去残留的甲苯，自然干燥备用；(3)PAM/PATU凝胶光子晶体传感膜对Cd²⁺的测定将制得的凝胶光子晶体传感膜置于不同浓度的Cd²⁺溶液中，用光纤光谱仪测定其相应的Bragg衍射峰波长，并裸眼观察其颜色变化。