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廣東工業(yè)大學(xué)易國斌教授團(tuán)隊(duì)《ACS AMI》：可循環(huán)使用的氯離子檢測光子紙

2023-03-15 來源：高分子科技

光子晶體是一種具有光子阻帶的光學(xué)材料，刺激響應(yīng)性功能材料的引入使其廣泛應(yīng)用于光子紙，化學(xué)和生物檢測，和防偽等領(lǐng)域。基于水凝膠的特征潤濕行為，顯示出顯著的優(yōu)勢。基于不易褪色、高度穩(wěn)定、明亮色彩的顯著優(yōu)勢使它們成為理想的比色檢測設(shè)備。然而，制備出具有高機(jī)械強(qiáng)度和耐久性的的離子檢測試紙仍然是個巨大的挑戰(zhàn)。

鑒于此，廣東工業(yè)大學(xué)易國斌教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種高度可伸縮、靈敏和可重復(fù)使用的離子檢測光子紙(IDPP)（圖1）。該離子檢測試紙由聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和聚丙烯酰胺雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與光子晶體結(jié)合制得，雙網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可有效提高其力學(xué)性能，斷裂伸長率由110% 提高到1600%。同時，保留了其光子晶體的光學(xué)特性（圖2）。由于聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨網(wǎng)絡(luò)的存在，IDPP中的氯離子可以與水合半徑不同的陰離子進(jìn)行可逆交換引起IDPP膨脹和收縮，從而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)顏色的不同（圖3）。因此，可以通過這種離子響應(yīng)特性來實(shí)現(xiàn)對不同陰離子的識別。當(dāng)IDPPs被具有小水化半徑的Tf₂N^-(雙三氟甲烷磺酰亞胺)取代時，反射峰發(fā)生藍(lán)移。此外，對IDPPs進(jìn)行Tf₂N^-交換后，IDPPs可以在0.01 M - 0.10 M不同濃度的氯離子溶液中表現(xiàn)出不同的反射峰。與此同時，IDPPs可以控制在3~30秒內(nèi)進(jìn)行離子交換并完成檢測。這種通過離子交換實(shí)現(xiàn)的簡單再生光子紙可被應(yīng)用于食用液體(例如醬油)的可視化/便攜式質(zhì)量評估（圖4）。

圖1. 離子檢測光子紙的制備過程

圖2. 離子檢測光子紙的力學(xué)性能

圖3. 離子檢測光子紙的光學(xué)性能

圖4. 離子檢測光子紙的食品檢測工藝過程

相關(guān)研究目前以Portable Comestible Liquids Quality Test Enabled by Stretchable and Reusable Ions-Detection Photonic Papers為題發(fā)表于《ACS Applied Materials & Interfaces》上，廣東工業(yè)大學(xué)周潔碩士為第一作者，廣東工業(yè)大學(xué)易國斌教授和林霄峰副教授為共同通訊作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c00811

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（責(zé)任編輯：xu）

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