川大何玲AM：“诱导+络合”结合的碘检测的离子聚亚胺复合膜

• 阅读： 2024/1/17 16:00:36

  随着人们对能源需求的增加，核能对社会发展起着至关重要的作用。然而，核电站所排放的放射性气态碘会严重影响人类身体健康和生态环境，而且排放到空气中气态碘浓度低、较分散，这就导致了检测仍然是一个挑战。

  为了解决这个问题，四川大学何玲教授课题组提出一种基于吸引-固定-检测(AID)策略的荧光方法，构建了离子聚亚胺网络-聚乙烯吡咯烷酮(IPIN-PVP)复合膜。该复合膜系统利用IPIN的离子诱导偶极相互作用和PVP的络合作用，实现了微量碘的高效富集和检测。研究结果显示，复合膜对碘的检测响应时间快、检测限低，还可用于制造便携式检测设备，扩大了研究成果的适用性。该工作以题为“Ionic Polyimine Based Composite Membrane with Inductive and Complexation Synergistic Effects for Sensitive and On-Site Fluorescent Detection of Volatile Iodine”的论文发表在最新一期的《Advanced Materials》上。

  多位一体溶液加工法制备

  得益于聚亚胺网络的制备优点，研究人员将具有诱导偶极效应的多官能团离子液体与交联剂、二醛类化合物相结合，再辅以添加剂PVP，通过溶液加工策略制备出多位一体的IPIN-PVP复合膜。通过席夫碱反应在氨基和醛基之间形成亚胺共价键，构筑交联网络。最后，通过溶剂蒸发制备出具有荧光性能的IPIN-PVP膜。

  离子聚亚胺复合膜的筛选

  随后，研究人员通过系列平行对照测试表征，从离子液体的离子种态到PVP含量，从接触角到表面能，从机械性能到热稳定性，从透射率到荧光强度等多个维度考察IPIN-PVP复合膜的性能。最终在候选材料中，筛选出具有最大气态碘荧光检测应用潜力的复合膜。

  基于AID策略的气态碘荧光检测

  得益于IPIN与碘的诱导作用和卤键作用，以及PVP与碘的络合作用，IPIN-PVP复合膜实现了对空气中气态碘的吸附和固定，由此结合内滤效应，表现出明显的荧光响应信号。综合的检测响应时间5秒、检测限4.087 × 10–8 M。

  手持式荧光传感装置

  利用离子聚亚胺复合膜的可加工性能，进一步将其制造成一种倒“T”形集成式碘检测器。与商用检测器和紫外可见光谱法相比，离子聚亚胺复合膜碘检测器误差保持在5%以内，而且在重复使用实验中表现出良好的再生能力和准确性。

  总之，该研究通过溶液加工方法制备了多位一体的离子聚亚胺复合荧光膜材料，结合“诱导+络合”两种协同效应，实现了一种AID荧光检测方法。为挥发性碘的快速、灵敏和现场检测提供了一种新的解决方案。

  转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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