【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物基材料多功能应用，涉及一种纤维素基荧光材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、荧光智能材料可以基于外部刺激触发其荧光开关进而将刺激信号转变为荧光信号的变化，因其实时、简单和快捷地特点具有广阔的应用前景和经济价值，目前已在光电材料、生物成像、食品化学、环境监测和信息加密等领域都有广泛应用。
2、相比而言，在这些领域中传统检测方法虽然操作灵敏、结果准确，但它们存在样品处理耗时、操作复杂、成本高等问题。此外，他们还需要专业的设备和人员。在这种情况下，由于荧光智能材料能够将化学变化转换为荧光信号，特别是如果信号是明显的颜色变化，可以被广泛普及的仪器或者未经培训的人员读取。与此同时，生物基材料取代石油基产品的发展正受到越来越多的关注，纤维素作为地球上储量最丰富的生物可再生资源，价格低廉，具有良好的机械性能和热性能以及生物降解性和生物相容性等。因此，利用纤维素的天然结构，以及其优异性能，设计制备一种绿色环保、准确和可视化的生物基荧光智能传感器在常见的环境中实现快速检测是很有必要的。
3、荧光智能传感器具有高分辨率、高灵敏度和高选择性等特点，nawaz等(acsappl.mater.interfaces.2018；10(2):2114-2121)使用4,4’-亚甲基二苯二异氰酸酯(mdi)作为交联剂，将1,10-菲罗啉-5-胺(phen)接枝在醋酸纤维素(ca)上。当遇到fe2+时，立即出现一个红色不溶的fe-(phen-mdi-ca)复合物，phen-mdi-ca可以作为一种荧光传感器，用于高选择性
技术实现思路
1、本专利技术目的在于针对现有生物基荧光材料所存在的功能单一的问题，提供一种多响应、高接枝率的纤维素基荧光材料及其制备方法和其应用。
2、本专利技术的一个目的在于提供一种多功能纤维素基荧光材料，所述纤维素基荧光材料具有如下式i所示的分子结构：
3、其中，分子主链为纤维素，r2为h或式ii，
4、式ii中x为0～2的整数。
5、本专利技术提供一种多功能纤维素基荧光材料，所述纤维素基荧光材料具有如下式a所示的分子结构：
6、
7、其中，分子主链为纤维素，n为1～2000的整数。
8、本专利技术还提供一种多功能纤维素基荧光材料，所述纤维素基荧光材料是由式a经衍生化反应获得具有如下式b所示的分子结构：
9、分子主链为纤维素，n为1～2000的整数；x为0～2的整数。
10、作为优选，在上述式i、式a和式b中，r1为式ii、式iii、式iv、式v、式vi、式vii、式viii、式ix中所示的一种或多种：
11、
12、式ii中x为0～16的整数；式iii中，x为0～2的整数；其余结构式中，y为1～1000的整数，z为1～1000的整数。
13、本专利技术还提供一种如式i所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法，包括如下步骤：
14、(a)将纤维素与有机碱、有机溶剂混合，通入co2，得纤维素溶液；
15、(b)将反应原料与纤维素溶液混合，在n2环境下，得纤维素酯或纤维素醚；反应原料为酸酐、交酯、聚酯、卤代烷烃和环氧化物中的一种或多种；
16、(c)将纤维素酯或纤维素醚与7-羟基-4-三氟甲基香豆素混合，在co2环境下，得到纤维素基荧光材料；
17、或还包括步骤(d)：
18、将步骤(c)中得到的式a所述的纤维素基荧光材料与酸酐混合，在微波加热的条件下，得到如式b所述的纤维素基荧光材料。
19、本专利技术还提供一种如式a所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法，包括如下步骤：
20、(a)将纤维素与有机碱、有机溶剂混合，通入co2，得纤维素溶液；
21、(b)将反应原料与纤维素溶液混合，在n2环境下，得纤维素酯或纤维素醚；反应原料为酸酐、交酯、聚酯、卤代烷烃和环氧化物中的一种或多种；
22、(c)将纤维素酯或纤维素醚与7-羟基-4-三氟甲基香豆素混合，在co2环境下，得到纤维素基荧光材料。
23、本专利技术还提供一种如式b所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法，包括如下步骤：
24、(a)将纤维素与有机碱、有机溶剂混合，通入co2，得纤维素溶液；
25、(b)将反应原料与纤维素溶液混合，在n2环境下，得纤维素酯或纤维素醚；反应原料为酸酐、交酯、聚酯、卤代烷烃和环氧化物中的一种或多种；
26、(c)将纤维素酯或纤维素醚与荧光原料混合，在co2环境下，反应得荧光材料；
27、(d)将荧光材料与酸酐混合，在微波加热的条件下，得到纤维素基荧光材料。
28、本专利技术的纤维素基荧光材料分子主链为纤维素，纤维素骨架上含有三类取代基团，第一类是纤维素酯或纤维素醚，由纤维素与酸酐、交酯、聚酯、卤代烷烃和环氧化物中的一种或多种反应制备，得到分子结构上的r1结构，可赋予其加工性能，有利于静电纺丝成型；第二类是纤维素碳酸酯，由纤维素酯或纤维素醚与7-羟基-4-三氟甲基香豆素反应获得，纤维素碳酸酯键赋予其fe3+荧光响应性能；第三类是香豆素上的取代基团h或者如式ii分子结构式，由接枝在纤维素衍生物上的7-羟基-4-三氟甲基香豆素与酸酐中的一种或多种反应获得，可赋予其响应性能及其他特殊性能。
29、在上述如式a或式b所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法中，作为优选，步骤(a)中所述的纤维素为从植物秸秆中获取的纤维素，包括微晶纤维素、玉米芯纤维素、棉浆粕、木浆粕、竹浆粕、脱脂棉、甘蔗渣中的一种或多种。
30、在上述如式a或式b所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法中，作为优选，步骤(a)中有机碱包括1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯(dbu)、四甲基胍(tmg)、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(dbn)中的一种或多种。
31、在上述如式a或式b所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法中，作为优选，步骤(a)中有机溶剂包括二甲基亚砜(dmso)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n,n-二甲基咪唑啉酮、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多功能纤维素基荧光材料，其特征在于，所述纤维素基荧光材料具有如下式A所示的分子结构：
2.一种多功能纤维素基荧光材料，其特征在于，所述纤维素基荧光材料是由如权利要求1所述式A经衍生化反应获得具有如下式B所示的分子结构：
3.根据权利要求1或2所述的，多功能纤维素基荧光材料，其特征在于，R1为式II、式III、式IV、式V、式VI、式VII、式VIII、式IX中所示的一种或多种：
4.如权利要求1或2所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，纤维素的脱水葡萄糖单元(AGU)与酸酐、交酯或聚酯、卤代烷烃和环氧化物的摩尔比为1:4～16；
6.一种纳米纤维膜，其特征在于，由权利要求1或权利要求2所述的多功能纤维素基荧光材料通过静电纺丝制得。
7.一种如权利要求1或2所述的纤维素基荧光材料在荧光中的应用，其特征在于，式A所述的纤维素基荧光材料在紫外灯下呈现绿色荧光；或，式A所述的纤维素基荧光材料在含有
8.一种如权利要求1所述的纤维素基荧光材料在监测含Fe3+溶液中的应用。
9.一种如权利要求2所述的纤维素基荧光材料在检测碱性物质、检测水产品新鲜度、检测水污染以及信息保密传递中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，用如式B所示的纤维素基荧光材料记录信息并进行解密保护，在碱性物质氛围中解密，解密过程不可逆，解密次数有且仅为一次，解密后的信息通过Fe3+溶液和/或纯水多次反复擦除、显示。
...【技术特征摘要】
1.一种多功能纤维素基荧光材料，其特征在于，所述纤维素基荧光材料具有如下式a所示的分子结构：
2.一种多功能纤维素基荧光材料，其特征在于，所述纤维素基荧光材料是由如权利要求1所述式a经衍生化反应获得具有如下式b所示的分子结构：
3.根据权利要求1或2所述的，多功能纤维素基荧光材料，其特征在于，r1为式ii、式iii、式iv、式v、式vi、式vii、式viii、式ix中所示的一种或多种：
4.如权利要求1或2所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的多功能纤维素基荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，纤维素的脱水葡萄糖单元(agu)与酸酐、交酯或聚酯、卤代烷烃和环氧化物的摩尔比为1:4～16；
6.一种纳米纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐怡婷，刘斐，那海宁，朱锦，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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