一種凝膠基pH傳感器及其制備方法
【專利摘要】一種凝膠基pH傳感器及其制備方法，屬于智能高分子和傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，其中所述pH傳感器是一種以聚乙烯醇凝膠為基質(zhì)、固載包埋有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球且同時(shí)固載有剛果紅的復(fù)合材料；其制備步驟包括：配制聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)微球懸浮液；將微球懸浮液添加到聚乙烯醇水溶液中交聯(lián)、凝膠化，所得凝膠膜浸入剛果紅中浸泡、堿處理、洗滌，即得產(chǎn)品。本發(fā)明提供的凝膠基pH傳感器兼具了吸光度響應(yīng)和顏色響應(yīng)的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)pH值的可視化簡(jiǎn)單測(cè)量和精確測(cè)量，能夠顯著提升pH凝膠傳感器的使用靈活性和應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種凝膠基pH傳感器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能高分子和傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新型的凝膠基PH傳感器，同時(shí)還涉及該pH傳感器的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]pH值的準(zhǔn)確和快速測(cè)量在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生以及環(huán)境分析等領(lǐng)域均具有重要作用，例如，許多生化反應(yīng)和制藥過(guò)程在恒定或很窄的PH值范圍內(nèi)進(jìn)行最為有效，對(duì)水質(zhì)PH值的監(jiān)測(cè)是環(huán)境監(jiān)測(cè)中的基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。傳統(tǒng)的電化學(xué)pH傳感器如玻璃電極盡管具有可靠性高、再現(xiàn)性好等特點(diǎn)，也存在信號(hào)易受電磁干擾、機(jī)械強(qiáng)度差、長(zhǎng)期使用時(shí)信號(hào)發(fā)生漂移及難以微型化等缺陷，限制了其在生理衛(wèi)生、高酸堿環(huán)境以及連續(xù)在線監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用。
[0003]近年來(lái)，人們利用響應(yīng)性凝膠的體積脹縮特性開(kāi)發(fā)了一系列凝膠基pH傳感器，結(jié)合電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)等檢測(cè)手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界酸堿刺激信號(hào)的檢測(cè)。其中，結(jié)合光學(xué)測(cè)量的凝膠基PH傳感器具有體積小、無(wú)污染、不帶電、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在各類化學(xué)反應(yīng)、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及礦井、武器試驗(yàn)場(chǎng)、有毒物質(zhì)污染區(qū)等危險(xiǎn)場(chǎng)合的遙測(cè)遙控方面，都有廣闊的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有的凝膠基PH傳感器在檢測(cè)范圍和靈敏度方面仍存在技術(shù)瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了提供一種新型凝膠基pH傳感器以及該pH傳感器的制備方法。
[0005]基于上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:一種凝膠基pH傳感器，其特征在于，所述PH傳感器是一種以聚乙烯醇凝膠為基質(zhì)、固載包埋有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)(P (AM/MAA))凝膠微球且同時(shí)固載有剛果紅的復(fù)合材料。
[0006]所述聚乙烯醇與聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的質(zhì)量比為8?20:1。
[0007]所述聚乙烯醇的分子量為10000?100000，醇解度為88%?99%。
[0008]所述復(fù)合材料中添加有戊二醛交聯(lián)劑，戊二醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的0.5%?
3.0%。
[0009]所述凝膠基pH傳感器的制備方法，包括以下步驟:
(1)將聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球分散于無(wú)水乙醇中得到聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球懸浮液；
(2)將步驟(I)的懸浮液添加到聚乙烯醇水溶液中攪拌均勻，加入戊二醛并加酸調(diào)節(jié)pH值為I?4，然后倒入模具中凝膠化0.5?2h，得到固載有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的聚乙烯醇凝膠膜；
(3)將步驟(2)所得凝膠膜浸入剛果紅水溶液中浸泡10?30h，取出后用pH值=9?14的堿液浸泡0.5?lh，取出、洗滌，即得產(chǎn)品。[0010]所述剛果紅水溶液的濃度為I?500 μ g/mL。
[0011]所述堿為氫氧化鈉,所述酸為鹽酸。
[0012]所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量濃度為2%?12%。
[0013]聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球懸浮液的質(zhì)量濃度為0.5%?10%。
[0014]制備聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球時(shí)，單體丙烯酰胺與甲基丙烯酸的摩爾比為9:1?1: 9，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，交聯(lián)劑為亞甲基雙丙烯酰胺。
[0015]以聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)為代表的聚合物在高pH環(huán)境中會(huì)發(fā)生溶脹，而在低PH環(huán)境中體積則會(huì)收縮，能夠表現(xiàn)出顯著的pH響應(yīng)性。聚乙烯醇(PVA)具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和生物惰性，親水性強(qiáng)、耐酸堿，且在可見(jiàn)光區(qū)沒(méi)有吸收。本發(fā)明將具有酸堿敏感性的P(AM/MAA)凝膠微球和pH指示劑固載于聚乙烯醇中，利用兩者在550?800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸光度的疊加效應(yīng)，擴(kuò)展了 PH值的測(cè)量范圍，增強(qiáng)了傳感器對(duì)pH值響應(yīng)的靈敏度。此外，該凝膠基PH傳感器兼具了吸光度響應(yīng)和顏色響應(yīng)的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)pH值的可視化簡(jiǎn)單測(cè)量和精確測(cè)量，顯著提升了 PH凝膠傳感器的使用靈活性和應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是實(shí)施例1中P(AM/MAA)凝膠微球的掃描電鏡照片；
圖2是實(shí)施例1制得的凝膠傳感器產(chǎn)品在不同pH值溶液中的數(shù)碼照片；
圖3是實(shí)施例1制得的凝膠傳感器產(chǎn)品在不同pH溶液中的可見(jiàn)光吸收光譜；
圖4是實(shí)施例2中P(AMZMAA)凝膠微球的掃描電鏡照片；
圖5是實(shí)施例2制得的凝膠傳感器產(chǎn)品在不同pH值溶液中的數(shù)碼照片；
圖6是實(shí)施例2制得的凝膠傳感器產(chǎn)品在不同pH溶液中的可見(jiàn)光吸收光譜；
圖7是實(shí)施例1和2的凝膠傳感器的吸光度(@600nm)隨pH值的變化曲線；
圖8是實(shí)施例3所得凝膠傳感器在不同pH值溶液中的可見(jiàn)光吸收光譜；
圖9是實(shí)施例3的對(duì)比試樣I (參照實(shí)施例3制備僅固載P(AM/MAA)凝膠微球的凝膠傳感器試樣)在不同PH值溶液中的可見(jiàn)光吸收光譜；
圖10是實(shí)施例3的對(duì)比試樣2 (參照實(shí)施例3制備僅固載剛果紅的傳感器試樣)在不同PH值溶液中的可見(jiàn)光吸收光譜；
圖11是實(shí)施例3及其對(duì)比例試樣1、2的吸光度(@600nm)隨pH值的變化曲線，其中a對(duì)應(yīng)的是僅固載了剛果紅的凝膠傳感器；b對(duì)應(yīng)的是僅固載有P(AM/MAA)凝膠微球的凝膠傳感器；c對(duì)應(yīng)的是實(shí)施例3制得的凝膠傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1:
一種凝膠基PH傳感器，是一種以聚乙烯醇凝膠為基質(zhì)、固載包埋有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)(P(AM/MAA))凝膠微球且同時(shí)固載有剛果紅的復(fù)合材料。其中聚乙烯醇的分子量為88000，醇解度為88% ;聚乙烯醇與聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的質(zhì)量比為20:1。該復(fù)合材料中還添加有戊二醛交聯(lián)劑，戊二醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的2.5%。
[0019]上述凝膠基pH傳感器的制備方法包括以下步驟: (1)取3.2g丙烯酰胺、1.8g甲基丙烯酸及0.1g亞甲基雙丙烯酰胺溶解于90g無(wú)水乙醇中，加入到帶機(jī)械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，通氮?dú)獬鮅h;將0.08g偶氮二異丁腈引發(fā)劑溶于5g乙醇中，水浴加熱升溫至60°C后，將引發(fā)劑注入三口瓶中，攪拌速度250r/min，通氮?dú)獗胤磻?yīng)20h ;反應(yīng)結(jié)束后離心，用無(wú)水乙醇洗滌微球三次(對(duì)所得微球進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡照片如圖1所示)；將聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球分散于無(wú)水乙醇中，配制成0.8 g質(zhì)量濃度為10%的聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球懸浮液；
(2)將步驟(I)的微球懸浮液添加到20g質(zhì)量濃度為8%的聚乙烯醇水溶液中磁力攪拌30min，加入0.4g濃度為10wt%的戊二醛溶液，并加鹽酸調(diào)節(jié)pH值為I，磁力攪拌2min，超聲5min脫泡，然后倒入模具中凝膠化2h，得到固載有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的聚乙烯醇凝膠膜；
(3)將步驟(2)所得凝膠膜浸入濃度為50μg/mL的剛果紅水溶液中浸泡24h，取出后用pH值=10的NaOH溶液浸泡lh，取出、洗滌，即得產(chǎn)品。
[0020]將該產(chǎn)品浸入pH=6.0的溶液中，其呈現(xiàn)為紅色、透明狀；將其浸入pH=2.0的溶液中，呈現(xiàn)為藍(lán)色、混濁狀(透明度較pH=6.0時(shí)差)；其數(shù)碼照片如圖2所示；圖3是本實(shí)施例1制得的凝膠傳感器產(chǎn)品在不同pH溶液中的可見(jiàn)光吸收光譜。
[0021]實(shí)施例2:
一種凝膠基PH傳感器，是一種以聚乙烯醇凝膠為基質(zhì)、固載包埋有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)(P(AM/MAA))凝膠微球且同時(shí)固載有剛果紅的復(fù)合材料。其中聚乙烯醇的分子量為95000，醇解度為95% ;聚乙烯醇與聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的質(zhì)量比為8:1。該復(fù)合材料中還添加有戊二醛交聯(lián)劑，戊二醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的3.0 %。
[0022]上述凝膠基pH傳感器的制備方法包括以下步驟:
(1)取2.8g丙烯酰胺、2.2g甲基丙烯酸及0.06g亞甲基雙丙烯酰胺溶解于90g無(wú)水乙醇中，加入到帶機(jī)械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，通氮?dú)獬鮅h ;將0.1Og偶氮二異丁腈引發(fā)劑溶于5g乙醇中，水浴加熱升溫至60°C后，將引發(fā)劑注入三口瓶中，攪拌速度250r/min，通氮?dú)獗胤磻?yīng)20h ;反應(yīng)結(jié)束后離心，用無(wú)水乙醇洗滌微球三次(對(duì)所得微球進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡照片如圖4所示)；將聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球分散于無(wú)水乙醇中，配制成3.0 g質(zhì)量濃度為10%的聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球懸浮液；
(2)將步驟(I)的懸浮液添加到20g質(zhì)量濃度為12%的聚乙烯醇水溶液中磁力攪拌30min,加入0.72 g濃度為10wt%的戊二醛溶液，并加鹽酸調(diào)節(jié)pH值為2，磁力攪拌2min，超聲5min脫泡，然后倒入模具中凝膠化2h，得到固載有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的聚乙烯醇凝膠膜；
(3)將步驟(2)所得凝膠膜浸入濃度為10μg/mL的剛果紅水溶液中浸泡24h，取出后用pH值=10的NaOH溶液浸泡0.5h，取出、洗滌，即得產(chǎn)品。
[0023]將該產(chǎn)品浸入pH=6.0的溶液中，其呈現(xiàn)為淡紅色、透明狀；將其浸入pH=2.0的溶液中，顯示為淡藍(lán)色且有明顯白色混濁；其數(shù)碼照片如圖5所示；圖6是本實(shí)施例1制得的凝膠傳感器產(chǎn)品在不同PH溶液中的可見(jiàn)光吸收光譜。
[0024]記錄實(shí)施例1和2的凝膠傳感器在不同pH環(huán)境中600nm處的吸光度值，繪制成曲線，如圖7所示。
[0025]實(shí)施例3: 一種凝膠基pH傳感器，是一種以聚乙烯醇凝膠為基質(zhì)、固載包埋有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)(P(AM/MAA))凝膠微球且同時(shí)固載有剛果紅的復(fù)合材料。其中聚乙烯醇的分子量為90000，醇解度為99% ;聚乙烯醇與聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的質(zhì)量比為16:1。該復(fù)合材料中還添加有戍二醒交聯(lián)劑,戍二醒用量為聚乙烯醇質(zhì)量的2.5%。
[0026]上述凝膠基pH傳感器的制備方法包括以下步驟:
(1)取2.6g丙烯酰胺、2.4g甲基丙烯酸及0.1g亞甲基雙丙烯酰胺溶解于90g無(wú)水乙醇中，加入到帶機(jī)械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，通氮?dú)獬鮅h;將0.06g偶氮二異丁腈引發(fā)劑溶于5g乙醇中，水浴加熱升溫至60°C后，將引發(fā)劑注入三口瓶中，攪拌速度250r/min，通氮?dú)獗胤磻?yīng)20h ;反應(yīng)結(jié)束后離心，用無(wú)水乙醇洗滌微球三次；將聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球分散于無(wú)水乙醇中，配制成1.56 g質(zhì)量濃度為8%的聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球懸浮液；
(2)將步驟(I)的懸浮液添加到20g質(zhì)量濃度為10%的聚乙烯醇水溶液中磁力攪拌30min,加入0.5 g濃度為10wt%的戊二醛溶液，并加鹽酸調(diào)節(jié)pH值為2.5，磁力攪拌2min，超聲5min脫泡，然后倒入模具中凝膠化lh，得到固載有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的聚乙烯醇凝膠膜；
(3)將步驟(2)所得凝膠膜浸入濃度為20μg/mL的剛果紅水溶液中浸泡24h，取出后用pH值=12的NaOH溶液浸泡0.5h，取出、洗滌，即得產(chǎn)品。
[0027]參照步驟(I)和(2)制備僅固載有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的凝膠傳感器，作為實(shí)施例3的對(duì)比試樣I ;參照步驟(2)聚乙烯醇凝膠膜，然后將該凝膠膜浸入濃度為20 μ g/mL的剛果紅水溶液中浸泡24h，取出后用pH值=12的NaOH溶液浸泡0.5h，取出、洗滌，得到僅固載有剛果紅的凝膠傳感器，作為實(shí)施例3的對(duì)比試樣2。
[0028]將實(shí)施例3制得的凝膠傳感器以及實(shí)施例3的對(duì)比試樣I和2置于不同pH值環(huán)境中進(jìn)行可見(jiàn)光吸收光譜分析，所得譜圖見(jiàn)圖9?11 ;記錄上述三種試樣在600nm出的吸光度值，對(duì)pH值作圖，如圖11所示。
[0029]從圖10可以看出，將剛果紅固載于惰性凝膠基質(zhì)(聚乙烯醇)中雖然可以制成pH值傳感器，其吸光度及顏色也能夠?qū)Νh(huán)境pH值產(chǎn)生化學(xué)響應(yīng)。但是，剛果紅的pKa是固定值(3.6)，導(dǎo)致其測(cè)量pH的范圍較窄。同時(shí)，聚乙烯醇凝膠能夠有效固載的剛果紅含量有限，提高剛果紅溶液的濃度難以進(jìn)一步提高傳感器的吸光度。因此，在PH發(fā)生變化時(shí)，僅固載剛果紅的凝膠傳感器吸光度改變范圍較窄，導(dǎo)致傳感器的靈敏度受限。
[0030]聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球?qū)Νh(huán)境pH值敏感，會(huì)因環(huán)境pH值的改變而溶脹或收縮，其被固載于惰性凝膠基質(zhì)后仍會(huì)對(duì)環(huán)境PH值產(chǎn)生溶脹或收縮的物理響應(yīng)，其響應(yīng)機(jī)制和結(jié)果完全不同于指示劑:微球收縮時(shí)，折射率增大，導(dǎo)致微球與凝膠基質(zhì)的折射率差值增加，凝膠體系變混濁，凝膠材料的吸光度增加；微球溶脹時(shí)，折射率減小，微球與凝膠基質(zhì)的折射率差值減小，體系變透明，凝膠材料的吸光度降低。從圖9可以看出，僅固載聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的聚乙烯醇凝膠隨PH改變，其吸光度在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)生一致的改變，即隨著PH的增大，吸光度降低。但是，這種凝膠傳感器有以下缺點(diǎn):首先，單純?cè)黾泳?丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球在傳感器中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，難以提高凝膠膜對(duì)PH響應(yīng)的單位吸光度改變量，同時(shí)還會(huì)帶來(lái)團(tuán)聚和難以均勻分散的問(wèn)題，影響對(duì)PH測(cè)量的精確性。其次，在可視化快速測(cè)量方面，人類裸眼對(duì)顏色改變的反應(yīng)更靈敏，而對(duì)材料不透明程度的變化很難有準(zhǔn)確的判斷，這就限制了這種傳感器在可視化快速測(cè)量時(shí)的應(yīng)用。最后，PH敏感凝膠微球pKa是與其所帶可解離基團(tuán)種類及含量有關(guān)的定值，單獨(dú)使用凝膠微球作為響應(yīng)材料也有很大的局限性。
[0031]同時(shí)，圖10還顯示:當(dāng)波長(zhǎng)低于550nm時(shí)，隨pH升高,傳感器的吸光度減小,而在550?700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，傳感器的吸光度隨pH升高而增加。而圖9則表明，在400?700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，傳感器的吸光度均隨pH升高而增加。也即是說(shuō)，在550nm?700nm范圍內(nèi)，剛果紅和凝膠微球?qū)H響應(yīng)時(shí)吸光度的變化趨勢(shì)一致的。
[0032]圖8所示為同時(shí)固載有剛果紅和P(AM/MAA)微球的傳感器(實(shí)施例3)的吸收光譜掃描曲線，結(jié)合圖11可以看出，當(dāng)制備條件和緩沖溶液條件一致時(shí)，同時(shí)固載有剛果紅和P(AMZMAA)微球的凝膠傳感器在相同的pH值變化范圍內(nèi)，其濁度變化幅度顯著增大。對(duì)比吸光度變化的PH范圍也可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明制備的傳感器的測(cè)量范圍明顯寬于對(duì)比試樣I和
2。這是因?yàn)椋?50?700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，剛果紅與P(AM/MAA)共聚微球?qū)H值響應(yīng)所導(dǎo)致的吸光度變化趨勢(shì)一致；而在低于550nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，兩者的變化趨勢(shì)相反。因此，在指定的檢測(cè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)(550nm?700nm)，兩種響應(yīng)機(jī)制的結(jié)合將增強(qiáng)傳感器的吸光度變化效果并擴(kuò)展PH響應(yīng)的范圍，使單位pH值對(duì)應(yīng)的吸光度變化值增大，從而有效提高測(cè)量的靈敏度和精確性；而可調(diào)控的PKa值將使該傳感器能夠在更寬的范圍內(nèi)測(cè)量pH值。
[0033]實(shí)施例4:
一種凝膠基PH傳感器，是一種以聚乙烯醇凝膠為基質(zhì)、固載包埋有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)(P(AM/MAA))凝膠微球且同時(shí)固載有剛果紅的復(fù)合材料。其中聚乙烯醇的分子量為10000，醇解度為90% ;聚乙烯醇與聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的質(zhì)量比為12:1。該復(fù)合材料中還添加有戊二醛交聯(lián)劑，戊二醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的2.0 %。
[0034]上述凝膠基pH傳感器的制備方法包括以下步驟:
(1)取1.0g丙烯酰胺、4.0g甲基丙烯酸及0.12g亞甲基雙丙烯酰胺溶解于90g無(wú)水乙醇中，加入到帶機(jī)械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，通氮?dú)獬鮅h ;將0.08g偶氮二異丁腈引發(fā)劑溶于5g乙醇中，水浴加熱升溫至60°C后，將引發(fā)劑注入三口瓶中，攪拌速度250r/min，通氮?dú)獗胤磻?yīng)20h ;反應(yīng)結(jié)束后離心，用無(wú)水乙醇洗滌微球三次；將聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球分散于無(wú)水乙醇中，配制成6.5 g質(zhì)量濃度為0.5 %的聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球懸浮液；
(2)將步驟(I)的懸浮液添加到20g質(zhì)量濃度為2%的聚乙烯醇水溶液中磁力攪拌30min，加入0.08 g濃度為10wt%的戊二醛溶液，并加鹽酸調(diào)節(jié)pH值為2，磁力攪拌2min，超聲5min脫泡，然后倒入模具中凝膠化lh，得到固載有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的聚乙烯醇凝膠膜；
(3)將步驟(2)所得凝膠膜浸入濃度為30μg/mL的剛果紅水溶液中浸泡10?30h，取出后用pH值=9?14的NaOH溶液浸泡0.5?lh，取出、洗滌，即得產(chǎn)品。
[0035]實(shí)施例5:
一種凝膠基PH傳感器，是一種以聚乙烯醇凝膠為基質(zhì)、固載包埋有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)(P(AM/MAA))凝膠微球且同時(shí)固載有剛果紅的復(fù)合材料。其中聚乙烯醇的分子量為10000，醇解度為95% ;聚乙烯醇與聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的質(zhì)量比為10:1。該復(fù)合材料中還添加有戍二醒交聯(lián)劑,戍二醒用量為聚乙烯醇質(zhì)量的0.5 %。[0036]上述凝膠基pH傳感器的制備方法包括以下步驟:
(1)取3.2g丙烯酰胺、1.8g甲基丙烯酸及0.1g亞甲基雙丙烯酰胺溶解于90g無(wú)水乙醇中，加入到帶機(jī)械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，通氮?dú)獬鮅h;將0.08g偶氮二異丁腈引發(fā)劑溶于5g乙醇中，水浴加熱升溫至60°C后，將引發(fā)劑注入三口瓶中，攪拌速度250r/min，通氮?dú)獗胤磻?yīng)20h ;反應(yīng)結(jié)束后離心，用無(wú)水乙醇洗滌微球三次；將聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球分散于無(wú)水乙醇中，配制成1.2 g質(zhì)量濃度為5 %的聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球懸浮液；
(2)將步驟(I)的懸浮液添加到20g質(zhì)量濃度為3 %的聚乙烯醇水溶液中磁力攪拌30min,加入0.3 g濃度為I wt%的戊二醛溶液，并加鹽酸調(diào)節(jié)pH值為4，磁力攪拌2min，超聲5min脫泡，然后倒入模具中凝膠化0.5h，得到固載有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的聚乙烯醇凝膠膜；
(3)將步驟(2)所得凝膠膜浸入濃度為500μg/mL的剛果紅水溶液中浸泡30h，取出后用pH值=14的NaOH溶液浸泡0.5h，取出、洗滌，即得產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種凝膠基PH傳感器，其特征在于，所述pH傳感器是一種以聚乙烯醇凝膠為基質(zhì)、固載包埋有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球且同時(shí)固載有剛果紅的復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的凝膠基pH傳感器，其特征在于，所述聚乙烯醇與聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的質(zhì)量比為8?20:1。
3.如權(quán)利要求1所述的凝膠基pH傳感器，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量為10000 ?100000，醇解度為 88% ?99%。
4.如權(quán)利要求1所述的凝膠基pH傳感器，其特征在于，所述復(fù)合材料中添加有戊二醛交聯(lián)劑，戊二醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的0.5%?3.0%。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述凝膠基pH傳感器的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球分散于無(wú)水乙醇中得到聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球懸浮液； (2)將步驟(I)的懸浮液添加到聚乙烯醇水溶液中攪拌均勻，加入戊二醛并加酸調(diào)節(jié)pH值為I?4，然后倒入模具中凝膠化0.5?2h，得到固載有聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球的聚乙烯醇凝膠膜； (3)將步驟(2)所得凝膠膜浸入剛果紅水溶液中浸泡10?30h，取出后用pH值=9?14的堿液浸泡0.5?lh，取出、洗滌，即得產(chǎn)品。
6.如權(quán)利要求1所述凝膠基PH傳感器的制備方法，其特征在于，所述剛果紅水溶液的濃度為I?500 μ g/mL。
7.如權(quán)利要求5所述凝膠基pH傳感器的制備方法，其特征在于，所述堿為氫氧化鈉，所述酸為鹽酸。
8.如權(quán)利要求5所述凝膠基pH傳感器的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量濃度為2%?12%。
9.如權(quán)利要求5所述凝膠基pH傳感器的制備方法，其特征在于，聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球懸浮液的質(zhì)量濃度為0.5%?10%。
10.如權(quán)利要求5所述凝膠基pH傳感器的制備方法，其特征在于，制備聚(丙烯酰胺/甲基丙烯酸)凝膠微球時(shí)，單體丙烯酰胺與甲基丙烯酸的摩爾比為9:1?1:9，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，交聯(lián)劑為亞甲基雙丙烯酰胺。
【文檔編號(hào)】G01N21/80GK103543150SQ201310394168
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】劉捷, 鄭學(xué)晶, 劉廣力, 李霞, 湯克勇 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)