广东工业大学易国斌教授团队《ACS AMI》：可循环使用的氯离子检测光子纸

2023-03-15 来源：高分子科技

光子晶体是一种具有光子阻带的光学材料，刺激响应性功能材料的引入使其广泛应用于光子纸，化学和生物检测，和防伪等领域。基于水凝胶的特征润湿行为，显示出显著的优势。基于不易褪色、高度稳定、明亮色彩的显着优势使它们成为理想的比色检测设备。然而，制备出具有高机械强度和耐久性的的离子检测试纸仍然是个巨大的挑战。

鉴于此，广东工业大学易国斌教授团队设计了一种高度可伸缩、灵敏和可重复使用的离子检测光子纸(IDPP)（图1）。该离子检测试纸由聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和聚丙烯酰胺双交联网络与光子晶体结合制得，双网状结构可有效提高其力学性能，断裂伸长率由110% 提高到1600%。同时，保留了其光子晶体的光学特性（图2）。由于聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵网络的存在，IDPP中的氯离子可以与水合半径不同的阴离子进行可逆交换引起IDPP膨胀和收缩，从而导致其结构颜色的不同（图3）。因此，可以通过这种离子响应特性来实现对不同阴离子的识别。当IDPPs被具有小水化半径的Tf₂N^-(双三氟甲烷磺酰亚胺)取代时，反射峰发生蓝移。此外，对IDPPs进行Tf₂N^-交换后，IDPPs可以在0.01 M - 0.10 M不同浓度的氯离子溶液中表现出不同的反射峰。与此同时，IDPPs可以控制在3~30秒内进行离子交换并完成检测。这种通过离子交换实现的简单再生光子纸可被应用于食用液体(例如酱油)的可视化/便携式质量评估（图4）。

图1. 离子检测光子纸的制备过程

图2. 离子检测光子纸的力学性能

图3. 离子检测光子纸的光学性能

图4. 离子检测光子纸的食品检测工艺过程

相关研究目前以Portable Comestible Liquids Quality Test Enabled by Stretchable and Reusable Ions-Detection Photonic Papers为题发表于《ACS Applied Materials & Interfaces》上，广东工业大学周洁硕士为第一作者，广东工业大学易国斌教授和林霄峰副教授为共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c00811

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（责任编辑：xu）

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