CN110343265B - 一种用于检测苯系类分子的气敏凝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检测苯系类分子的气敏凝胶及其制备方法，该气敏凝胶是由有机凝胶因子环糊精在混合溶剂中形成凝胶制备得到，所述的混合溶剂为水和有机溶剂组成的混合体系，环糊精在混合溶剂中的质量分数为3wt％～15wt％，混合溶剂中有机溶剂与水的体积比为7:3～2:8；本发明制得的气敏凝胶，原料安全，制备简便，用于检测苯系类分子，具有极好的选择性，响应后的凝胶可以通过加热移除检测分子后，冷却又转变为凝胶，可重复使用，检测结果可直接用肉眼观测，无需要借助其它手段，具有很好的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测苯系类分子的气敏凝胶及其制备方法，属于功能材料领域。
背景技术
β-环糊精(简称β-CD，结构式如式1)是由7个D型吡喃葡萄糖单元首尾相连组成的大环分子，其内空腔疏水，外部亲水，空腔具有一定的尺寸，可以与特定结构的客体分子通过主客体相互作用包合，这种包合过程是动态的，可以通过外界刺激的控制。因此利用β-环糊精制备刺激响应性凝胶材料具有重要价值。
苯系物(包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯等)是一种具有特殊芳香气味的气体，在建筑材料的有机溶剂，如油漆的添加剂和稀释剂、防水材料添加剂以及装饰材料、人造板家具、粘合剂的溶液中均含有苯系物。苯是一种无色且有特殊芳香气味的液体，并不容易引起人们的注意，如果人体长时间吸入苯，会对人体的神经系统和造血系统产生损伤。甲苯和二甲苯短时间内吸入较高浓度会导致眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血、头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊，重症者可有躁动、抽搐、昏迷等症状。长期接触可发生神经衰弱综合症。孕妇长期吸入苯，则会导致胎儿发育畸形和流产。因此，苯系物被国际癌症研究机构确认为有毒致癌物质。为了对空气中的苯系物进行检测分析，我国自1989年以来一直采用国家标准GB11737-89《居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法》规定的气相色谱法。气相色谱法包括热解析进样法和二硫化碳提取进样法两种方法，由于二硫化碳提取进样法在检测分析过程中会带来的严重空气污染，对检测分析人员身体健康造成危害，现已经不再使用；而热解析进样法由于进入采样管中的苯系物浓度不均匀以及解析气进入色谱柱的进样量太小等原因，造成检测分析的严重系统误差及检测分析结果失准的问题。
苯系物的检测方法已有多篇文献报道，如中国发明专利CN 201410177001.3公开一种空气中苯的检测方法，利用检测仪器测定空气中苯，所述检测仪器由恒流采样器、热解吸装置、气相色谱仪构成。所述空气中苯的检测方法步骤：首先空气中的苯用活性炭管吸附采集，然后经热解吸提取出来，经气相色谱仪由毛细管柱分离，用氢火焰离子化检测器检测，以保留时间定性，峰面积定量，计算出空气中苯的含量。该检测方法需要依靠检测仪器进行，检测成本高，并且受仪器的影响，检测不便利。
因此，需要研发一种不需要依靠检测仪器进行，并且检测成本低、检测便利的用来检测苯系类分子的物质。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于检测苯系类分子的气敏凝胶，本发明的气敏凝胶仅对含苯环的物质有响应，而对有机蒸气不响应，表现出优良的选择性能，同时检测成本低，不依靠检测仪器进行。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种用于检测苯系类分子的气敏凝胶，其特征在于：该气敏凝胶是由有机凝胶因子环糊精在混合溶剂中形成凝胶制备得到，所述的混合溶剂为水和有机溶剂组成的混合体系，环糊精在混合溶剂中的质量分数为3wt％～15wt％，混合溶剂中有机溶剂与水的体积比为7:3～2:8。
根据本发明优选的，所述的环糊精为β-环糊精。
根据本发明优选的，所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)。
根据本发明优选的，环糊精在混合溶剂中的质量分数为4wt％，混合溶剂中有机溶剂与水的体积比为3:7。
本发明还提供一种用于检测苯系类分子的气敏凝胶的制备方法。
一种用于检测苯系类分子的气敏凝胶的制备方法，包括步骤如下：
1)将重结晶后的β-环糊精加入到有机溶剂中，超声使其充分混合溶解，得到透明无色β-环糊精溶液；
2)向步骤1)得到的β-环糊精溶液中加入水，摇晃均匀后静置1-4h，待溶液形成凝胶状，即得到用于检测苯系类分子的气敏凝胶，有机溶剂与水的体积比为7:3～2:8。
根据本发明优选的，所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，β-环糊精的质量分数为4wt％，有机溶剂与水的体积比为3:7。
一种气敏凝胶的应用，用于检测环境中的苯系类分子。
根据本发明优选的，具体应用方法如下：将被检测环境密闭，将气敏凝胶置于密闭环境中，8h-3天后当气敏凝胶转换为沉淀时，说明环境中含有苯系类分子，所述的苯系类分子为苯、甲苯、邻-二甲苯、间二甲苯或对-二甲苯。
本发明的气敏凝胶可以不受有机溶剂的影响，可以检测有机溶剂存在的环境中的苯系类分子。
下面通过X射线晶体结构图(图7)和堆积模型图(图8)来说明本发明气敏凝胶形成过程以及检测环境中的苯系类分子的原理。
水和N,N-二甲基甲酰胺溶剂分别作为β-CD的不良溶剂和良溶剂，β-CD在一定比例的良溶剂和不良溶剂混合体系中，形成凝胶，将凝胶制备成干样，进行XRD测试，得到的数据与从剑桥晶体数据库查得的单晶数据(CCDC No.984455)模拟得到的XRD特征峰基本一致，说明β-CD在水和有机溶剂的混合溶剂中形成的凝胶是通过笼状堆积方式得到(见图7a，7b，7c，图8a)。
本发明中制备得到的凝胶经过苯系类分子处理会转变为晶体沉淀，这主要是因为苯系分子的苯环结构与凝胶体系中的有机溶剂存在CH-π作用，使β-CD形成二聚体(见图7d)，凝胶的笼状堆积方式遭到破坏，转变为管状堆积方式的晶体沉淀(见图8b)，该过程通过单晶数据得到证实(见图7d，7e，7f)。由于甲醇，乙醇，乙酸乙酯，正己烷等有机蒸气与DMF之间缺少CH-π作用力，其他有机气体对凝胶没有破坏作用，因此本发明中得到的凝胶对此类有机蒸气不响应。仅对含苯环的有机蒸气响应，转变为晶体沉淀，表现出优良的选择性能。
因此，本发明由β-环糊精在有机溶剂/H2O混合溶剂中形成凝胶，再将凝胶置于含苯系类分子的环境中，通过凝胶宏观形貌的变化来检测环境中是否含有苯系类分子。
本发明的气敏凝胶的结构和性能经过扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)，流变，X射线衍射(XRD)等手段测试证明(图1～6)。当有机溶剂和水按不同配比时，均可形成凝胶，且凝胶对苯系类分子有明显的响应。而且，对响应后的体系加热移除检测的苯系类分子后，形成透明溶液，冷却后能再次形成凝胶。
本发明的优势
1、本发明采用环糊精作为凝胶因子，在混合溶剂中形成凝胶，其中凝胶组分主要为水，制备简便。不同与普通的通过离子、酸碱、光等导致分子结构或构型发生改变的刺激响应性凝胶，本发明的气敏凝胶可以对苯系类蒸气产生选择性的吸附和识别，扩大了其用途。
2、本发明的气敏凝胶制备方法简单，并且凝胶遇到苯系类分子时会发生凝胶到沉淀的明显相变，可以直接通过肉眼观察结果。加热使沉淀使引入的苯系蒸气挥发，冷却后，溶液重新转变为凝胶，凝胶可重复利用。
3、本发明的气敏凝胶，原料安全，制备简便，可重复使用，能够真正应用到实际生活中检测苯系类分子，具有很强的实用价值。
附图说明
图1为凝胶通过不同有机蒸气处理后的体系的SEM形貌图，图中上排从左到右依次为未经过处理的气敏凝胶、经过甲醇蒸汽处理的气敏凝胶、经过乙醇蒸汽处理的气敏凝胶、经过环己烷蒸汽处理的气敏凝胶的SEM形貌图；中排从左到右依次为经过丙醇蒸汽处理的气敏凝胶、经过正己烷蒸汽处理的气敏凝胶、经过乙酸乙酯蒸汽处理的气敏凝胶、经过甲苯蒸汽处理的气敏凝胶的SEM形貌图；下排从左到右依次为经过邻-二甲苯蒸汽处理的气敏凝胶、经过间-二甲苯蒸汽处理的气敏凝胶、经过对-二甲苯蒸汽处理的气敏凝胶的SEM形貌图；
图2为凝胶通过不同有机蒸气处理后的体系的XRD图；
图3为甲苯蒸气处理的凝胶随时间的宏观变化图片；
图4为不同混合溶剂处理后的体系的XRD图；
图5为不同混合溶剂处理后的体系的OM形貌图；
图6为用于检测油漆中是否存在苯系分子的宏观图片；
图7为气敏凝胶形成过程以及检测环境中的苯系类分子的X射线晶体结构图；
其中，a为a轴方向上观测的β-CD/DMF体系的X射线晶体结构(CCDC No.984455)图，b为a轴方向上观测的β-CD/DMF晶体结构的笼状堆积模，c为β-CD/DMF/H2O晶体结构模拟的XRD和β-CD/DMF/H2O凝胶的XRD.，d为凝胶样品经甲苯处理后的X射线晶体结构，虚线表示氢键作用。e、f分别为从b和c轴观测的六角堆积模型，为了清晰，省略了水分子，甲苯和DMF分子设置为空间立体球形式。
图8为气敏凝胶的堆积模型演变过程图；
其中，a为苯系类有机蒸气诱导的可逆的笼状堆积模型图，b为管状堆积方式的堆积模型图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例并结合附图对本发明进行详细说明,但本发明保护内容不仅限于此。
实施例1
一种用于检测苯系类分子的气敏凝胶的制备方法，步骤如下：
将β-CD 200mg加入到盛有1.44g DMF的中，超声使其充分混合溶解，得到透明无色β-环糊精溶液；向β-环糊精溶液中加入3.36g水，摇晃均匀后静置1h，待溶液形成凝胶状，得到气敏凝胶。
实施例2
气敏凝胶的应用：
在40mm×70mm的大瓶中加入50μL的甲苯，将实施例1制得的气敏凝胶置于敞口小瓶中，将敞口小瓶置于大瓶中，密封大瓶，制造有机蒸气环境，静置5h后，能观察到气敏凝胶发生明显坍塌，然后转变为沉淀(如图3所示)。实现气敏凝胶对甲苯气体的检测。
实施例3
气敏凝胶的应用：
在40mm×70mm的大瓶中加入25μL的甲苯和25μL的甲醇，将实施例1制得的气敏凝胶置于敞口小瓶中，将敞口大瓶中，密封大瓶，制造有机蒸气环境，3h后，能观察到气敏凝胶发生明显坍塌，开始转变为沉淀。即说明混合蒸汽中只要含有甲苯，气敏凝胶就能够有效检测。(图4和图5分别为不同混合溶剂处理后的体系的XRD、OM图)
实施例4
气敏凝胶的应用：
将两块尺寸为13mm×22mm×55mm的小木块分别刷上购买的油漆和乳漆，分别放置于40mm×70mm的大瓶中，将实施例1制得的气敏凝胶置于敞口小瓶中，将敞口大瓶中，密封大瓶，一天后观测到放油漆的瓶中的凝胶发生坍塌，而乳漆环境中的没有变化，说明该油漆中含有苯系分子，而乳漆中不含苯系分子。说明气敏凝胶能够有效检测环境中苯系分子。(如图6所示)
实验例：
1、气敏凝胶仅对含苯环的物质有响应实验：
在10个40mm×70mm的大瓶中分别加入50μL的甲醇，乙醇，环己烷，丙醇，正己烷，乙酸乙酯，甲苯，邻-二甲苯，间-二甲苯，对-二甲苯，将实施例1制得的气敏凝胶置于敞口小瓶中，将敞口小瓶置于大瓶中，密封大瓶，制造蒸气环境处理10h，分别做10组平行实验，将不同蒸气处理后凝胶体系制备成干样，将未经过处理的气敏凝胶制成干样做空白对照，分别进行SEM测试和XRD测试，测得的SEM图如图1所示，测得的XRD如图2所示。
通过图1可以看出，分别经过甲醇，乙醇，丙醇，正己烷，环己烷、乙酸乙酯蒸气处理后凝胶仍然保持原来的形貌，与未经过处理的气敏凝胶的形貌相同，而经过甲苯，邻-二甲苯，间-二甲苯，对-二甲苯处理后凝胶形貌发生了改变、破坏，说明本发明得到的凝胶有机蒸气不响应，仅对含苯环的蒸气响应，转变为晶体沉淀，表现出优良的选择性能。
2、气敏凝胶的优良选择性能实验
在12个40mm×70mm的大瓶中分别加入25μL的甲苯和25μL的甲醇混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的乙醇混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的丙醇混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的正己烷混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的环己烷混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的乙酸乙酯混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的邻二甲苯混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的间二甲苯混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的对二甲苯混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的二氧六环混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的四氢呋喃混合溶剂、25μL的甲苯和25μL的吡啶混合溶剂，将实施例1制得的气敏凝胶置于敞口小瓶中，将敞口小瓶置于大瓶中，密封大瓶，制造蒸气环境处理10h，分别做12组平行实验，将不同蒸气处理后凝胶体系制备成干样，将未经过处理的气敏凝胶制成干样做空白对照，分别进行光学显微镜(OM)测试和XRD测试，测得的OM形貌图如图5所示，测得的XRD如图4所示。
通过图4和图5可以看出混合蒸汽中只要含有甲苯，气敏凝胶就能够有效检测，并且其他不受有机溶剂的影响，本发明的气敏凝胶具有优良选择性能。
Claims (2)
1.一种气敏凝胶的应用，用于检测环境中的苯系类分子，该气敏凝胶是按如下方法制备得到：
1)将重结晶后的β-环糊精加入到有机溶剂中，超声使其充分混合溶解，得到透明无色β-环糊精溶液；
2) 向步骤1）得到的β-环糊精溶液中加入水，摇晃均匀后静置1-4h，待溶液形成凝胶状，即得到用于检测苯系类分子的气敏凝胶，有机溶剂与水的体积比为 7:3～2:8；
具体应用方法如下：将被检测环境密闭，将气敏凝胶置于密闭环境中，8h-3天后当气敏凝胶转换为沉淀时，说明环境中含有苯系类分子，所述的苯系类分子为苯、甲苯、邻-二甲苯、间二甲苯或对-二甲苯。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺（DMF），β-环糊精的质量分数为4wt%，有机溶剂与水的体积比为3:7。
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Citations (4)
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7299711B1 (en) * | 2002-11-27 | 2007-11-27 | Sandia Corporation | Analyte separation utilizing temperature programmed desorption of a preconcentrator mesh |
| CN102866155A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-09 | 山东大学 | 一种用于快速检测乙二胺的试剂 |
| CN104089955A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-10-08 | 青岛博睿林新材料有限公司 | 一种苯气体检测用凝胶薄膜及其制作方法 |
| CN106832388A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-06-13 | 天津科技大学 | 一种气凝胶的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Cyclodextrin functionalized mesoporous silica films on quartz crystal microbalance for enhanced gas sensing;Palaniappan, Al et al.;《SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL》;20060119;第119卷(第1期);第220-226页 * |
| Self-recovering β-cyclodextrin gel controlled by good/poor solvent environments;Xing Pengyao et al.;《RSC ADVANCES》;20130916;第3卷(第44期);第22088页实验部分、第22089页右栏第2段和3.1部分 * |
| Structure dependent thermo-reversible dissolution of organic molecules based on β-cyclodextrin complexes and its application in preparetive-scale separation of xylene isomers;Du, Guang Yan et al.;《COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS》;20120813;第414卷;第120-124页 * |
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