[发明专利]一种基于双三足凝胶因子的超分子聚合物水凝胶及其应用

说明书

本发明公开了一种基于双三足凝胶因子的超分子聚合物水凝胶，是以均苯三甲酰氯和4‑氨基吡啶的反应产物作为客体，以均苯三甲酰氯和异烟肼的反应产物作为主体，在DMSO/H₂O体系中通过主客体相互作用形成的超分子聚合物水凝胶。该水凝胶具有弱的淡黄色荧光且不具有聚集诱导发光特性。向水凝胶中加入不同的金属离子，只有Th⁴⁺可以使凝胶的荧光增强并变成绿色。水凝胶和Th⁴⁺发生配位可以形成金属凝胶，该金属凝胶具有聚集诱导发光特性。向该金属凝胶中加入不同的金属离子，只有Hg²⁺可以使该金属凝胶的荧光恢复到原来的强度。因此，该超分子聚合物水凝胶在离子的超灵敏响应领域具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种超分子聚合物水凝胶，尤其涉及一种基于双三足凝胶因子的超分子聚合物水凝胶；本发明同时还涉及该超分子聚合物水凝胶在连续超灵敏检测Th⁴⁺和Hg²⁺的应用，属于超分子聚合物领域和离子检测领域。

背景技术

近年来，由于开发能实现超灵敏检测不同分析物的新方法对于生物样品和环境安全起着至关重要的作用，所以超灵敏检测已经引起人们的广泛关注。到目前为止，人们已经报道了一些能对金属离子实现超灵敏检测的方法。但是，这些方法有几个缺点，包括成本高、操作复杂以及缺乏可重复性等。因此，探索可实现超灵敏检测重金属离子的新方法是迫切需要的。众所周知，钍（特别是Th⁴⁺）是一个重要的放射性元素，它在许多核工业中有着广泛的应用。然而，Th⁴⁺在环境中过多的存在是一个重要的问题，因为它容易对人体的健康产生影响。另外，Hg²⁺可以很容易地穿透生物膜，对人体的大脑、心脏等造成严重损害。所以，对环境中的Th⁴⁺和Hg²⁺实现超灵敏检测是十分重要的。

超分子聚合物水凝胶是超分子聚合物领域的一个重要子集，它可以通过多种非共价的相互作用由凝胶因子组装而成。目前，由于超分子聚合物水凝胶具有独特的结构和优异的性能，它已经被广泛应用于化学传感器、生物材料、污染物去除、药物释放和光催化等领域。然而，基于两种三足凝胶因子制备的智能超分子聚合物水凝胶能够对Th⁴⁺和Hg²⁺进行连续的超灵敏检测和分离还尚未被报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双三足凝胶因子的超分子聚合物水凝胶；

发明的另一目的是提供上述基于双三足凝胶因子的超分子聚合物水凝胶在连续识别Th⁴⁺和Hg²⁺的应用以及作为荧光开关和作为可擦写的智能发光材料的应用。

一、基于双三足凝胶因子的超分子聚合物水凝胶

本发明基于三足凝胶因子的超分子聚合物水凝胶，是以均苯三甲酰氯和4-氨基吡啶的反应产物（FA）作为客体凝胶因子，以均苯三甲酰氯和异烟肼的反应产物（FH）作为主体凝胶因子，在DMSO/H₂O体系中通过主客体相互作用形成的超分子聚合物水凝胶，标记为FHFA-G。

所述客体凝胶因子FA的制备，是由均苯三甲酰氯和4-氨基吡啶以1:3.2~1:3.5物质的量之比，在DMF中室温搅拌反应20~24小时而得。所述主体凝胶因子FH的制备，是由均苯三甲酰氯和异烟肼以1:3.2~1:3.5的物质的量之比，在二氯甲烷中室温搅拌反应20~24小时而得。

主客体凝胶因子FA和FH的结构式分别如下：

所述DMSO/H₂O体系中，DMSO与H₂O的体积比为1:1.5~1:2.5。主体凝胶因子FH与客体凝胶因子FA在DMSO/H₂O体系中质量体积为30~70 mg/ml；主体凝胶因子FH与客体凝胶因子FA的摩尔比为1:1~1:3。