Page 83 - 《精细化工》2021年第7期

第 7 期 张子文，等: P(NIPAm-AABC-NMA)温敏微凝胶自组装膜及其重金属离子选择性 ·1365·

为进一步考察自组装膜对温度响应的可逆性， UV-Vis 光谱的表征结果基本一致。
将测试温度由 45 ℃逐渐降低至 25 ℃，其 UV-Vis 2.3.3 自组装膜对金属离子的选择性响应
光谱如图 6b 所示。可以看到，随着温度的降低，自 为研究微凝胶自组装膜对金属离子的选择响应
组装膜衍射峰逐渐红移，且与图 6a 相比，在相同温 性能，配制了一系列离子浓度相同的不同金属离子
度下，自组装膜的衍射峰位置变化较小，这表明自 溶液，将自组装膜置于这些金属离子溶液中充分溶胀
组装膜对温度刺激的响应具有良好的可逆性。 后，进行了 UV-Vis 光谱测定，结果见图 7。其中，为
通常，在将微凝胶小球自组装成有序结构之后， 了消除离子强度对微凝胶粒径的影响，用 LiCl 来调节
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光可以被衍射，并且衍射光位于可见光区域。随着 溶液的离子强度并将 Li 浓度设定为 0.03 mol/L [20] 。
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微凝胶粒子间的间距减小，反射光的波长蓝移，这 结果表明，溶液中 K 、Na 、Cs 和 Ca 等 4 种
将导致其结构色发生变化。图 6a 插图（自组装膜在 离子浓度变化对自组装膜的衍射峰无明显红移（与
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不同温度下的光学照片）显示，随着温度在 25~45 ℃ K 、Na 、Cs 和 Ca 4 种金属离子浓度为 0 μmol/L
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之间逐渐升高，自组装膜的颜色发生从红色到蓝色 时的衍射峰相比）；Ba 和 Hg 的浓度变化对自组装
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的规律变化。当环境温度从 45 ℃降至 25 ℃时（图 膜的衍射峰红移较小；而 Pb 浓度变化对自组装膜
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6b 插图），自组装膜的颜色则相应地从蓝色向红色 的衍射峰有明显红移且十分敏感。当 Pb 浓度在
变化。这从另一个侧面说明，随温度变化，自组装 0~120 μmol/L 之间变化时，自组装膜衍射峰红移
膜中微凝胶粒子间的间距发生了相应的变化，与 60 nm 左右。

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pH=7，c(Li )=0.03 mol/L，25 ℃
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a—Pb ；b—Ba ；c—Hg ；d—K ；e—Na ；f—Cs ；g—Ca ；h—自组装膜对不同阳离子的响应情况
图 7 自组装膜在不同离子浓度下 UV-Vis 光谱
Fig. 7 UV-Vis spectra of the self-assembled film under different ion concentrations

这是因为，溶液中的金属离子与冠醚基团的空 得自组装膜晶格间距变大，衍射峰发生红移 [22] 。众
腔结合后形成“主体-客体”复合物结构，微凝胶内 所周知，冠醚与阳离子的亲和力取决于阳离子的半
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部的渗透压增加，微凝胶吸水溶胀，粒径增加，使 径及其电荷。其中，冠醚与 Pb 的亲和力大于冠醚