基于重金属离子检测用多重颜色响应纳米纤维比色试纸的制备过程研究

环境存在的汞等重金属离子对人体危害极大，群体性中毒时有发生，一般都是产生严重后果才被人们察觉，建立简单有效、成本低廉的检测方法事前预防尤为重要，目前广泛使用的原子吸收法等技术存在时间较长、价格昂贵等缺点，相对而言试纸技术更为成本低廉、操作简单，现有试纸主要问题是大多用一种染料探针根据检测时颜色深浅差异来确定检测物含量，当检测物间浓差大时显色差异较为明显，容易分辨，浓差较小时则变化不大，无法区分，本项目我们提出多种探针染料同时引入、协同显色的新型精密试纸制备方法，能使得金属离子浓度变化时，不仅试纸颜色深浅有所变化，更重要的是还要呈现出不同的色彩，增强比色的视觉差异，从而实现梯度浓度变化下的精细检测，此外用电纺纳米纤维替代常用纤维为载体还能提高检测的灵敏性，目前还没发现相关结果公开，我们应尽快研究，掌握具有自主知识产权的核心技术，推动试纸在环境污染物检测中的广泛应用。

在世界范围内，由重金属离子环境污染引发了多起重大集体性中毒事件，对许多少年儿童产生了足以影响其一生的疾病，他们大多已经群体性发病很长时间后才被重视，造成这种状况的主要原因是迄今广泛使用的原子吸收、分子光谱和电化学分析等方法存在设备复杂、检测不够快速等缺点，要到大的机构，费用较高。因此发展一种成本低廉、简单、快速的重金属离子检测技术十分必要。本项目在基金委支持下，设计合成了对汞、铜等重金属离子具有比色、荧光双重检测能力的多种小分子探针，将其负载于电纺纳米纤维和磁性微球表面获得了性能良好的检测新材料，并进一步将研究领域拓展到氰根等其他有害物质检测方面，在《Chem. Commun.》和《Nanoscale》等高水平杂志发表SCI论文12篇，其中影响因子6.0以上的文章4篇，被《Chem. Soc. Rev.》等多篇综述文章引用和评价，在第三届全国静电纺丝技术与纳米纤维学术会议上做邀请报告，在第28届和29中国化学会年会上做分会口头报告，获2014年度吉林省自然科学学术成果二等奖。.项目主要内容和重要进展包括：（1）设计了对铜离子展现差别化颜色响应的罗丹明（无色变为粉色）/甲萘醌（橙色变为蓝色）双探针检测体系，实现了对不同浓度铜离子的梯度颜色响应；（2）采用纳米纤维改性技术，将罗丹明B共价连接于电纺纳米纤维表面，获得了对铜离子具有比色/荧光检测能力、可重复使用的纳米纤维试纸，该项工作发表于《Chem. Commun.》后，被《Chem. Soc. Rev.》和《Coordin. Chem. Rev.》的综述文章做了大篇幅评述；（3）通过结合电纺和超分子“主-客”识别技术，将罗丹明探针组装于纳米纤维表面，获得了可高效检测汞离子的比色/荧光型纳米纤维试纸，同时利用该技术将荧光探针组装于磁性微球表面，获得了可磁性回收的新材料，该部分工作发表于《Chem. Commun.》、《Nanoscale》、《ACS Appl. Surf. Sci.》等杂志上，被《Chem. Soc. Rev.》和《有机化学》等杂志的综述文章做了详细介绍，认为“该项技术的应用为研发可在水溶液中对金属离子进行检测的高性能检测材料提供了一种良好的选择，也为分子探针的发展开辟了新的领域”。