基于固载腐植酸凝胶光子晶体的镉离子可视化传感研究

摘要

将腐植酸固载在凝胶光子晶体中,利用腐植酸与Cd2+的配位作用,结合凝胶光子晶体的智能响应特性,构建了一种新颖的Cd2+传感方法.以丙烯酸和丙烯酰胺为功能单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂,采用毛细力渗透法将含有腐植酸的前驱体溶液填充到聚苯乙烯光子晶体模板中,热引发聚合,制备了具有优良溶胀性与响应性的固载腐植酸凝胶光子晶体;考察了pH值、平衡时间、离子强度等对固载腐植酸凝胶光子晶体响应Cd2+的影响.结果表明,当固载腐植酸凝胶光子晶体浸泡在Cd2+溶液中时,固定在其中的腐植酸借助配位作用识别溶液中的Cd2+,光子带隙随着Cd2+浓度的增加发生红移;当Cd2+浓度在1×10-12～1×10-5mol·L-1范围内时,光子带隙与Cd2+浓度之间具有相关性;尤其是当Cd2+浓度从1×10-10mol·L-1增加到1×10-5mol·L-1时,可以肉眼观察到固载腐植酸凝胶光子晶体的结构颜色发生了明显变化,从而实现了水溶液中Cd2+浓度的可视化检测.