Page 175 - 《精细化工》2020年第12期

第 12 期 杨瑞婷，等: 氧指示剂在香料微胶囊壁材筛选中的应用 ·2537·

态到还原态的还原过程是一个可逆的光化学反应， 可观察到随着 TiO 2 用量的逐渐升高，氧指示剂复合
参与到光化学反应的物质是光催化剂 TiO 2 ，它能在 薄膜的褪色情况越来越明显，当 TiO 2 用量为 1.00 g
紫外波长范围内吸收能量。当能量大于带隙宽度的 时，氧指示剂复合薄膜的褪色最为明显，为无色状
紫外光进行照射时，其激发态的 TiO 2 *（空穴-电子 态。而当 TiO 2 用量升高到 1.50 g 时，虽然氧指示剂
对）中的空穴就会被外部的电子供体甘油氧化，同 复合薄膜会褪为无色，但制备出的薄膜有白色颗粒
–
时留下的电子 TiO 2 会参与到亚甲基蓝染料分子的还 物沉积在氧指示剂复合薄膜的底部，这是由于 TiO 2
原反应中 [12] 。SOMANI 等 [13] 以羟乙基纤维素为基 用量太多，在涂膜过程中沉积在薄膜的底部，造成
质，制备出光引发变色氧指示剂复合薄膜，在紫外 薄膜不均匀。因此，在 MC 质量浓度为 20 g/L 时，
光照射前呈现出亚甲基蓝的蓝色，被 100 W 的紫外 TiO 2 最佳用量为 1.00 g。
光照射 2 min 后，蓝色的薄膜褪色成无色，随后在 编号 5 以及 10~13 探究了牺牲电子供体 Gly 用
避光敞开的空气氛围中，无色薄膜逐渐恢复至最初的 量对制备氧指示剂复合薄膜的影响，保持 MB 和
蓝色，完成了体系中氧含量的指示。鉴于香料多为疏 TiO 2 用量不变。可观察到随着 Gly 用量逐渐升高，
水性成分，以两亲性高分子为内层壁材可提高包埋率， 薄膜的褪色情况越来越明显，当 Gly 用量为 0.50 mL
前期研究发现 MC 是一种优良的香料微胶囊壁材 [14] ， 时，氧指示剂复合薄膜褪为无色状态。这是因为在
因此，本文先采用 MC（质量浓度为 20 g/L）为成 氧化还原染料 MB 和光催化剂 TiO 2 用量固定的条件
膜材料来制备氧指示剂复合薄膜,考察 MB/TiO 2 /Gly 下，需要足够的牺牲电子供体 Gly 来给光催化过程
的最佳用量配比，观察在 30 min 的紫外灯照射条件 中的 TiO 2 提供电子从而还原 MB。在 Gly 用量高于
下氧指示剂复合薄膜的褪色情况以探究最佳用量。 0.50 mL 后，增大 Gly 用量对氧指示剂复合薄膜的褪
色过程均不会产生明显的影响，说明在这个体系中
表 1 MB、TiO 2 、Gly 用量对氧指示剂复合薄膜的影响 0.50 mL Gly 已足够。因此，在成膜材料 MC 质量浓
Table 1 Effects of MB, TiO 2 and Gly dosage on oxygen-
indicating composite films 度为 20 g/L 时，Gly 最佳用量为 0.50 mL。
编号 TiO 2 /g Gly/mL MB/g MC/mL 褪色情况 综上分析，对于本体系，保持成膜材料 MC 质
1 1.00 0.50 1.00 50 不褪色 量浓度为 20 g/L 时，氧化还原染料 MB 的最佳用量
2 1.00 0.50 0.50 50 蓝色 为 0.05 g，催化剂 TiO 2 的最佳用量为 1.00 g，牺牲
3 1.00 0.50 0.25 50 浅蓝色 电子供体 Gly 的最佳用量为 0.50 mL。
4 1.00 0.50 0.10 50 浅蓝色 2.2 氧指示剂复合薄膜的组成
5 1.00 0.50 0.05 50 无色
在上述最优氧指示剂用量配比下，按 1.2.1 节步
6 0.10 0.50 0.05 50 浅蓝色
骤，以不同多糖及衍生物为壁材体系制备了 6 种氧
7 0.25 0.50 0.05 50 浅蓝色
指示剂复合薄膜，如表 2 所示。
8 0.50 0.50 0.05 50 浅蓝色

9 1.50 0.50 0.05 50 无色、呈 表 2 氧指示剂复合薄膜的组成
①
颗粒状 Table 2 Compositions of oxygen-indicating composite films
10 1.00 0.10 0.05 50 浅蓝色
壁材体系 CMC/g SA/g MC(out)/g
11 1.00 0.25 0.05 50 浅蓝色 (30 mL H 2O) (180 mL H 2O) (50 mL H 2O)
12 1.00 1.00 0.05 50 无色 MC — — —
13 1.00 2.00 0.05 50 无色
MC/CMC 1.0 — —

表 1 的编号 1~5 探究了氧化还原染料 MB 用量 MC/SA — 3.0 —
对制备氧指示剂复合薄膜的影响，其中保持 TiO 2 和 MC/CMC/SA 1.0 3.0 —
Gly 用量不变。可观察到随着 MB 用量逐渐降低， MC/SA/MC — 3.0 1.0
氧指示剂复合薄膜的褪色情况越来越明显；当 MB MC/CMC/SA/MC 1.0 3.0 1.0
用量降为 0.05 g 时，氧指示剂复合薄膜的褪色情况 ① 每种组分中 MB、TiO 2、Gly、MC(in)的量均分别保持
为 0.05 g、1.00 g、0.50 mL、1.0 g/(50 mL H 2O)。
最为明显，为无色状态。这种随着 MB 用量降低而
褪色逐渐明显的现象是因为相对于光催化剂 TiO 2 ， 氧指示剂复合薄膜的组成及制备方式有以下几
染料 MB 的浓度太高光催化反应过程不完全，MB 种：MC/CMC 氧指示剂复合薄膜是在 MC 氧指示剂
无法完全褪为无色。因此，在 MC 质量浓度保持为 复合薄膜成膜的基础上再加入 CMC 层（33.33 g/L）
20 g/L 时，MB 最佳用量为 0.05 g。 制成；MC/SA 氧指示剂复合薄膜是在 MC 氧指示剂
编号 5~9 探究了催化剂 TiO 2 用量对制备氧指示 复合薄膜成膜的基础上再加入 SA 层（16.67 g/L）制
剂复合薄膜的影响，其中保持 MB 和 Gly 用量不变。 成。以此类推分别制备了 MC/CMC/SA、MC/SA/MC