羧甲基壳聚糖的制备及其荧光性质研究

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羧甲基壳聚糖(CMCh)由于具有良好的可降解性、水溶性以及吸附性,从而在污水处理领域具有良好的应用前景。除此之外,其独特的结构使得其具有自发荧光的特性,这类非传统的荧光材料克服了传统荧光材料的聚集荧光猝灭的缺点,正因如此,其发光机理的研究引起了许多研究者的关注。通过合成不同结构的CMCh以及对其物理化学特性的研究,有助于深入认识其发光机理,从而能够开发出更多的新型发光材料。本研究中采用水相法制备CMCh,分别探究了反应中氢氧化钠(Na OH)和氯乙酸的用量、反应温度以及反应时间等实验条件对CMCh取代度的影响。同时使用傅利叶红外变换光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(~1H-NMR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对其结构、取代度、溶解性和等电点等性质进行了详细的表征。特别是利用荧光分光光度计系统的研究了CMCh取代度、CMCh浓度、乙醇比例、溶液p H值、热处理等因素对其本体自发荧光强度的影响,还研究了CMCh溶液中加入氯化镉(Cd Cl2)溶液发生络合反应后,CMCh溶液荧光增强的原因。研究结果表明,反应条件中增加Na OH量和延长反应时间,CMCh的取代度将会提高。增加氯乙酸量和升高反应温度,CMCh的取代度会先增加后减少。通过对CMCh溶解性的表征,我们发现高取代度的CMCh能在碱性情况下(p H>7)有更好的溶解性,其等电点有向低p H移动的趋势。同时,CMCh浓度越高、p H值越大或热处理温度越高,CMCh溶液的自发荧光强度越强。乙醇含量越多,CMCh的荧光强度会先增后减。同时CMCh溶液的荧光可以被Cd2+显著增强作用,并且与一定浓度Cd2+呈线性关系。此外,在研究中我们发现,CMCh还可以在薄膜状态下发光,不同金属离子对CMCh膜荧光强度影响有所不同,Cd2+具有增强作用,Fe3+和Cu2+具有猝灭作用。因此将CMCh膜浸泡在不同浓度的Cd Cl2溶液后,仅用紫外灯就可以观察到亮度差异。这使CMCh膜在荧光薄膜传感器和重金属污水处理等方向有一定的应用前景。
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