[发明专利]一种基于响应性薄膜材料的pH值检测方法

说明书

本发明公开了一种基于响应性薄膜材料的pH值检测方法，首先调整缓冲溶液的pH值，以响应性薄膜材料作为响应元件，用不同pH值溶液将响应性薄膜材料浸湿；然后采集浸湿区域的反射光谱，得到反射特征峰波长；最后应用origin软件拟合曲线，得到pH值计算公式，用于计算待测溶液的pH值。本发明的材料制备过程采用乳液聚合，制备工艺简单，节能环保；同时该检测方法敏感度高、速度快、精度高、响应材料可重复使用，检测结果不受环境影响具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料应用领域，尤其涉及一种基于响应性薄膜材料的pH值检测方法。

背景技术

光子晶体是一类由不同折射率的介质在空间中周期性排列而形成的微纳结构。根据布拉格公式，光子晶体反射特征峰波长与平均折光指数以及晶格常数成正比。只需通过改变光子晶体材料的折光指数或者晶格常数即可达到调控光子晶体结构色的目的。近年来光子晶体材料受到了广泛研究，目前已发表相关论文数万篇。有研究将光子晶体材料与响应性官能团相结合，实现了光子晶体传感器材料的制备，以光子晶体材料的颜色为检测变量，可用于化学物质检测领域。考虑到羧基能在不同pH值环境下呈现不同程度的电离，将其与光子晶体材料相结合，可能为光子晶体材料在响应性检测领域带来新的应用空间。

目前常用的pH值检测方法为pH试纸或pH计。然而pH试纸均为一次性，无法重复使用。pH试纸检测方式通过裸眼对颜色进行比对判定pH值，判定结果受检测人员主观因素干扰，且并不适用于色弱、色盲等人员。此外，pH试纸蘸取液体后呈现的颜色并不均匀，通常呈现边缘区域较浅中间区域较深的现象，区域的选择将会对判定结果造成影响。同时，pH试纸呈现的颜色还会受到温度影响。因此，pH试纸的检测结果易受干扰，误差较大。pH计测定结果较为精确，但是其相较于pH试纸体积与重量较大，且使用前需经过去离子水清洗、多种标准pH值缓冲溶液校正等多步操作，数据不易稳定，使用步骤繁琐，且pH计的电极通常需要进行长期养护，进行少量样品的快速检测时具有一定局限性。因此如何通过日常使用方便快捷、可重复的方式实现pH值的检测非常重要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于响应性薄膜材料的pH值检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于响应性薄膜材料的pH值检测方法，包括以下步骤：

(1)调整缓冲溶液的pH值，得到多个不同pH值溶液。

(2)以响应性薄膜材料作为响应元件，用步骤(1)得到的不同pH值溶液将响应性薄膜材料浸湿，得到对应不同pH值的浸湿薄膜；

(3)采集步骤(2)得到的对应不同pH值的浸湿薄膜的浸湿区域在300～1000nm波段范围内的反射光谱，得到对应不同pH值的反射特征峰波长，拟合反射特征峰波长和pH值之间的关系曲线，得到pH值计算公式。

(4)用待测溶液将响应性薄膜材料浸湿，采集待测溶液的浸湿薄膜的浸湿区域在300～1000nm波段范围内的反射光谱，获取待测溶液对应的反射特征峰波长，通过步骤(3)中的pH值计算公式，计算得到待测溶液的pH值。

所述步骤(2)中的响应性薄膜材料由含有羧基的聚合物纳米粒子胶乳与炭黑粒子以及二氧化硅粒子混合后除水干燥得到；

所述聚合物纳米核壳粒子胶乳为三层结构，具体为一层两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂包裹两层嵌段共聚物胶乳的结构；所述聚合物纳米核壳粒子胶乳含有羧基，通过嵌段共聚物胶乳后补加两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂技术制备得到；其中聚合物纳米核壳粒子的体均直径为100～350nm；