[发明专利]基于聚离子液体的荧光活性纤维素凝胶及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种基于聚离子液体的荧光活性纤维素凝胶及其制备和应用，该荧光活性纤维素凝胶由离子液体单体与发光单体经RAFT共聚反应得到的PIL大分子改性试剂与经尿素碱性水溶液处理的纤维素在40～80℃反应而获得的，其具有良好的发光能力。本发明的方法通过PIL大分子链改性化合物的设计，其含有卤素或环氧，具有与纤维素反应的官能团，同时能够满足在苛刻的水碱性环境和均相条件下反应，能够在碱溶剂体系下能与溶解的纤维素发生反应。

技术领域

本发明涉及一种纤维素凝胶，具体涉及一种基于聚离子液体的荧光活性纤维素凝胶及其制备和应用。

背景技术

近年来由于不可再生资源的日益枯竭，以及全球能源危机等问题，生物质资源的研究和利用受到人们广泛关注。以往材料的制备与合成往往以石油及其衍生物为原料，过程繁琐、成本高昂、原料不可再生，且对生态环境造成了不可逆转的破坏，而生物质基材料因绿色、可再生、环境友好等，其设计与构筑已成为基础科技研究的前沿与热点。

近年来使用绿色生物质基元构筑具有奇异特性的光学材料获得广泛关注，该类生物质基光学材料主要是以宏观木材结构、木材细胞壁三大素(纤维素、半纤维素及木质素)、树木次生代谢产物、海洋多糖生物质为基元，通过其自身构效特征或者与其他异质基元进行复合，实现相关光理化功能。基于石油基衍生物为原料的材料由于无法自然降解的缺陷，使其会对生态环境产生二次污染，相比石油基材料，植物纤维素是一种资源丰富、生物降解和成本低廉的理想原料。

生物质仿生发光材料拥有许多重要的用途，包括可以将其制备成荧光薄膜传感器用于特定的客体物质检测，也有将其制成荧光纳米颗粒用于生物成像，以及将其作为光敏化剂应用在光催化等领域。

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种生物质原料，是由吡喃葡萄糖单元通过β-(1,4)-糖苷键连接而成的线性大分子，其具有资源丰富、生物降解和成本低廉的特点。但是，传统纤维素材料缺乏发光性，严重限制了纤维素纤维的进一步应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于聚离子液体的荧光活性纤维素凝胶及其制备和应用，解决了传统纤维素材料缺乏发光性的问题，具有良好的发光能力。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于聚离子液体的荧光活性纤维素凝胶，该荧光活性纤维素凝胶由如式(4)所示结构的离子液体单体与如式(5)所示结构的发光单体经RAFT共聚反应得到的PIL大分子改性试剂与经尿素碱性水溶液处理的纤维素在40℃反应而获得的。

式(4)中，n＝1～5；E选自卤素或Y选自CH₃COO^-中任意一种。

优选地，所述离子液体单体与发光单体的摩尔比为1:1～1:0.2；所述PIL大分子改性试剂与纤维素的质量比为5～60：100。

优选地，该荧光活性纤维素凝胶具有如式(1)所示的结构：

式(1)中，A为纤维素主链，其结构为其中为与式(1)结构的连接处；Z为OH或H；n为1～5；m为0或1；Y选自CH₃COO^-中任意一种；波浪线表示结构重复。

优选地，PIL大分子改性试剂的分子量为5000～20000。

优选地，该荧光活性纤维素凝胶具有如式(2)或(2a)所示的结构：

本发明的另一目的是提供一种所述的基于聚离子液体的荧光活性纤维素凝胶的制备方法，该方法包含：