一種發光纖維素水凝膠及其製備方法
2023-08-07 04:43:51
專利名稱：一種發光纖維素水凝膠及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種發光纖維素水凝膠及其製備方法，屬於高分子材料領域。
背景技術：
植物纖維素是地球上最豐富的可再生資源，而且纖維素材料廢棄後可被微生 物分解，屬於環境友好材料。不使用也不產生有害物質，利用可再生資源生產環 境友好材料是當今世界前沿領域。近來，水凝膠的製備和應用發展比較迅速，諸 多優點如吸水性、環境敏感性、保水性、生物相容性等使其備受關注，特別是基 於量子點的發光水凝膠的製備引起科研工作者的廣泛重視。但目前的發光水凝膠 只有基於合成高分子已有報導，而尚未發現有基於纖維素的發光水凝膠的任何報 道。但由於合成高分子水凝膠的生物降解性不好，所以使其生產和應用受到很大 局限。
發明內容
本發明的目的是提供一種發光纖維素水凝膠及其製備方法，因該發光纖維素 水凝膠的製備方法簡單、快速，原料成本低，整個工藝過程無汙染，因此所得產 品具有較好的生物相容性和生物可降解性。這種可生物降解的纖維素髮光水凝膠
可以被廣泛地應用於光學器件，生物醫用，藥物的控制釋放等領域。
實現本發明目的所採用的技術方案為發光纖維素水凝膠採用如下方法製備 將纖維素溶解於NaOH質量百分比濃度為6 10y。、尿素質量百分比濃度為4 12e/c) 的NaOH/尿素的水溶液中，得到溶解有纖維素的NaOH/尿素組合水溶液，組合 水溶液中纖維素的質量百分比濃度為1~6%，然後按纖維素與量子點的摩爾比為 10:1 畫:1的比例加入尺寸為2~7nm、濃度為0.1,200 )_iM，且表面帶有羧 基的CdSe/ZnS量子點，最後加入需要量的交聯劑環氧氯丙垸，經化學交聯反應， 置於凝膠溫度下直至形成發光纖維素水凝膠，所用纖維素的粘均分子量範圍是3 萬到10萬。
與已有技術相比較，本發明具有如下優點
本發明以天然高分子纖維素為原料，溶解過程為十分簡捷、快速，無汙染的 過程。將纖維素與量子點均勻混合，交聯反應十分迅速，對溫度要求不高，有利於工業化生產，廢液容易回收循環使用。本發明以氫氧化鈉、尿素、水為原料， 價格便宜，操作簡單方便，對環境無汙染。比以往方法有明顯的技術進步。
具體實施例方式
以下結合具體的實例對本發明的技術方案作進一步說明 實施例l
將0.4克纖維素(粘均分子量Mri=3.5xl04)分散於9.6克含6wt% NaOH和 4wto/o尿素的混合水溶液中，預冷至-20 -10。C, 5 24小時後解凍攪拌得到透明的 纖維素溶液，纖維素溶液濃度為2wt%。將100|_d濃度為17.9|liM，尺寸為3.4nm 的表面帶有羧基的CdSe/ZnS量子點與纖維素溶液混合，然後將lml的環氧氯丙 烷滴加到混合溶液中，升溫至凝膠溫度60。C， 0.5小時後得到紫外燈下發紅色光 的纖維素水凝膠。將形成的發光纖維素水凝膠反覆用蒸餾水衝洗、去除殘留的 NaOH、尿素和交聯劑環氧氯丙烷。
實施例2
將0.3克纖維素(粘均分子量M^3.5xl04)分散於9.7克含8 wt% NaOH和 10wt%尿素的混合水溶液中，預冷至-20—10。C， 5 24小時後解凍攪拌得到透明 的纖維素溶液，纖維素溶液濃度為3wt%。將100pl濃度為10.8 pM，尺寸為3 nm 的量子點與纖維素溶液混合均勻，將0.8ml的環氧氯丙垸滴加到混合溶液中，升 溫至凝膠溫度50 。C， 2小時後得到紫外燈下發黃綠色光的纖維素水凝膠。將形 成的發光纖維素水凝膠反覆用蒸餾水衝洗、去除殘留的NaOH、尿素和交聯劑環 氧氯丙烷。其中所用CdSe/ZnS量子點為核殼型結構，表面羧基化，且呈現負電 荷。
實施例3
將0.2克纖維素(粘均分子量M^3.5xl04)分散於9.8克含6 wt% NaOH和 4wt%尿素的混合水溶液中，預冷至-20 -10。C， 5 24小時後解凍攪拌得到透明 的纖維素溶液，纖維素溶液濃度為2wt%。將lOOjal濃度為29.12iiM,尺寸為3.1 nm的量子點與纖維素溶液混合均勻。將0.5ml的環氧氯丙烷滴加到混合溶液中， 升溫至30。C， 12小時後得到紫外燈下發黃色光的纖維素水凝膠。將形成的發光 纖維素水凝膠反覆用蒸餾水衝洗、去除殘留的NaOH、尿素和交聯劑環氧氯丙烷。
實施例4將0.3克纖維素(粘均分子量M^3.5xl04)分散於9.7克含8 wt% NaOH和 10 wt%尿素的混合水溶液中，預冷至-20 -10。C， 5 24小時後解凍攪拌得到透 明的纖維素溶液，纖維素溶液濃度為2wt%。將100pl濃度為136.93 pM，尺寸為 2.8 nm的量子點與纖維素溶液混合均勻。將0.5ml的環氧氯丙烷滴加到混合溶液 中，升溫至80。C， 0.5小時後得到紫外燈下發綠色光的纖維素水凝膠。將形成的 發光纖維素水凝膠反覆用蒸餾水衝洗、去除殘留的NaOH、尿素和交聯劑環氧氯 丙垸。
本發明製備的發光纖維素水凝膠在可見光下不發光.,但在紫外燈下不同條件 製得的發光纖維素水凝膠能分別發出各種不同顏色的光。
權利要求
1. 一種發光纖維素水凝膠，其特徵在於採用如下方法製備將纖維素溶解於NaOH質量百分比濃度為6～10％、尿素質量百分比濃度為4～12％的NaOH/尿素的水溶液中，得到溶解有纖維素的NaOH/尿素組合水溶液，組合水溶液中纖維素的質量百分比濃度為1～6％，然後按纖維素與量子點的摩爾比為10∶1～1000∶1的比例加入尺寸為2～7nm、濃度為0.1μM～200μM，且表面帶有羧基的CdSe/ZnS量子點，最後加入需要量的交聯劑環氧氯丙烷，經化學交聯反應，置於凝膠溫度下直至形成發光纖維素水凝膠，所用纖維素的粘均分子量範圍是3萬到10萬。
2. 權利要求1所述的發光纖維素水凝膠的製備方法，其特徵是具體製備歩驟為 將纖維素溶解於NaOH質量百分比濃度為6~10%、尿素質量百分比濃度為 4~12%的NaOH/尿素的水溶液中，得到溶解有纖維素的NaOH/尿素組合水溶 液，組合水溶液中纖維素的質量百分比濃度為1~6%,然後按纖維素與量子 點的摩爾比為10:1 1000:1的比例加入尺寸為2 7nm、濃度為0.1|iM~200 |_iM， 且表面帶有羧基的CdSe/ZnS量子點，最後加入需要量的交聯劑環氧氯丙烷， 經化學交聯反應，置於凝膠溫度下直至形成發光纖維素水凝膠。
3. 根據權利要求2所述的發光纖維素水凝膠的製備方法，其特徵是將纖維素 加入到NaOH/尿素的組合水溶液中攪拌後，在-10 -20。C冷凍5 24小時，再 解凍攪拌，得到溶解有纖維素的NaOH/尿素組合水溶液。
4. 根據權利要求2所述的發光纖維素水凝膠的製備方法，其特徵是所用 CdSe/ZnS量子點為核殼型結構，表面羧基化，且呈現負電荷。
5. 根據權利要求2所述的發光纖維素水凝膠的製備方法，其特徵是所用環氧 氯丙垸的量與加入環氧氯丙烷之前的溶液的比例為0.1~1.5ml/10g，且將環氧 氯丙烷滴加入溶液中。
6. 根據權利要求2所述的發光纖維素水凝膠的製備方法，其特徵是凝膠溫度 為30~80°C。
7. 根據權利要求2所述的發光纖維素水凝膠的製備方法，其特徵是反應時間 為0.5 12小時。
8. 根據權利要求2所述的發光纖維素水凝膠的製備方法，其特徵是將形成的 發光纖維素水凝膠反覆用蒸餾水衝洗、去除殘留的NaOH、尿素和交聯劑。
全文摘要
本發明涉及一種發光纖維素水凝膠及其製備方法，該發光纖維素水凝膠採用如下方法製備將纖維素溶解於NaOH質量百分比濃度為6～10％、尿素質量百分比濃度為4～12％的NaOH/尿素的水溶液中，得到溶解有纖維素的NaOH/尿素組合水溶液，組合水溶液中纖維素的質量百分比濃度為1～6％，然後按纖維素與量子點的摩爾比為10∶1～1000∶1的比例加入尺寸為2～7nm、濃度為0.1μM～200μM，且表面帶有羧基的CdSe/ZnS量子點，最後加入需要量的交聯劑環氧氯丙烷，經化學交聯反應，置於凝膠溫度下直至形成發光纖維素水凝膠。這種發光纖維素水凝膠可以被廣泛地應用於光學器件，生物醫用，藥物的控制釋放等領域。
文檔編號C08L1/00GK101423614SQ20081019764
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月14日 優先權日2008年11月14日
發明者常春雨, 張俐娜 申請人:武漢大學