多功能纤维素基荧光材料的模块化设计合成及其在可视化检测中的应用探索

基本信息
批准号:51803220
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:田卫国
学科分类:
依托单位:中国科学院化学研究所
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:武进,张晓程,贾若男,靳坤峰,许如梦
关键词:
模块化设计纤维素多功能荧光材料可视化检测
结项摘要

Visual detection is a highly practical approach for the public to supervise the safety and quality of food, water and air in daily life. However, it is still a challenge to realize on-site and real-time visual detection of the multiplex chemicals in real environment. Multifunctional modular integration of multiplex detection mode based on different principles is a possible solution, which is also a general trend of the smart responsive materials in the future. As the most abundant natural polymer on earth, cellulose is an ideal platform for molecular design and materials process to realize multifunction integration owing to its topologically multivalent structure of plentiful reactive hydroxyls. Herein, a series of multifunctional cellulose derivatives containing different responsive groups (e.g., luminescent, photochromic, enriching and cross-linking etc.) will be rapidly synthesized and screened via the strategies of modular design and combinatorial cellulose chemistry. The selected cellulose derivatives with superior sensitivity and selectivity will be fabricated into the disposable and portable materials or devices for visual detection of the typical heavy metal ions in water or the common residual pesticides on fruit and vegetables. Prospectively, on-site detection or real-time monitoring of multiplex chemicals such as heavy metal ions and residual pesticides would be achieved by the multifunctional cellulose-based fluorescent materials in this project.

可视化检测对大众日常监测食品卫生、饮水安全、空气质量等具有重要意义,但复杂环境中多元化学组分的可视化现场即时检测目前仍是个挑战。具有多重检测模式或原理的“多功能集成”是解决这一难题的有效思路,也是未来智能响应材料的发展趋势。本课题中,纤维素作为自然界最丰富的天然高分子,因其富含羟基的“多价性”拓扑结构,是制备多功能集成材料理想的分子结构设计与材料加工平台。按照模块化设计原理与组合化学的策略,精确合成发光、变色、富集、交联等多功能集成的纤维素基荧光材料,并利用纤维素基功能材料优异的加工成型性与可生物降解性,将优选的高灵敏、高选择性多功能纤维素材料转化成实用的、可抛弃、便携式、可视化的检测介质或器件,并重点探索其对复杂多元组分(如水中多元重金属离子或常见果蔬残留农药)的可视化现场检测或实时监测,有望获得具有应用前景的可视化多元检测材料与实用性技术,从而拓展纤维素的应用领域。

项目摘要

可视化检测对大众日常监测食品卫生、饮水安全、空气质量等具有重要意义,但复杂环境中多元化学组分的可视化现场即时检测目前仍是个挑战。本项目研究充分利用纤维素多价性高分子结构特点,合成了系列兼具发光、变色、富集、交联等多功能集成的纤维素基荧光材料,在此基础上,利用纤维素基功能材料优异的加工成型性与可生物降解性,将优选的高灵敏、高选择性多功能纤维素材料转化成实用的、可抛弃、便携式、可视化的检测介质或器件(检测试剂盒、试纸、凝胶微球),实现了对应用水中复杂多元金属离子、腌制食品中亚硝酸盐及爆炸物的可视化检测。相关可视化多元检测材料与方法大大纤维素基功能材料的应用领域,具有重要的应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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