本發(fā)明屬于紙質(zhì)文物保護(hù)與高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜及其制備方法，以及在無損可視化檢測(cè)紙質(zhì)文物酸化程度的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、紙質(zhì)文物具有較高的文化與歷史價(jià)值。然而，在長(zhǎng)期保存過程中，紙質(zhì)文物的紙張將不可避免地發(fā)生酸化反應(yīng)，導(dǎo)致紙張的纖維素發(fā)生糖苷鍵的斷裂，聚合度降低，機(jī)械性能下降；而紙張中酸性的堆積將加速其老化進(jìn)程。因此，紙質(zhì)文物的酸性檢測(cè)對(duì)于紙張保護(hù)而言尤為重要。

2、目前紙質(zhì)文物的酸度檢測(cè)方法主要為熱抽提法、冷抽提法以及ph平頭電極檢測(cè)法。抽提法在取樣時(shí)會(huì)對(duì)紙張樣品造成不可逆的損害，因此無法應(yīng)用于珍貴文物的ph值檢測(cè)。而ph平頭電極檢測(cè)方法無法在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)紙張表面所有區(qū)域酸度的快速檢測(cè)。因此，開發(fā)一種紙質(zhì)文物快速無損的檢測(cè)方法具有重要意義。

3、熒光分析法對(duì)于ph值檢測(cè)具有高靈敏性與即時(shí)性，目前已經(jīng)被嘗試應(yīng)用于紙質(zhì)文物的ph值檢測(cè)中。然而單一物種的熒光檢測(cè)結(jié)果受其濃度與檢測(cè)環(huán)境的影響較大，所以最好采用多色度熒光分析法，通過將多種熒光物質(zhì)的結(jié)合以提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。但現(xiàn)今多色度熒光分析法是通過溶液形式實(shí)現(xiàn)的紙質(zhì)文物檢測(cè)，其在紙張表面的殘留會(huì)對(duì)紙張?jiān)斐蓾撛诘耐{，為紙質(zhì)文物的保存帶來困擾。因此，將多種熒光物質(zhì)固定于基底材料，則不僅可以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，而且能降低熒光檢測(cè)法帶來的殘留風(fēng)險(xiǎn)。

4、細(xì)菌纖維素作為一種與紙張具有相似機(jī)構(gòu)的高分子材料，由于其高純度與高可修飾性，可被用作熒光探針的載體。復(fù)合了熒光探針的細(xì)菌纖維素膜不僅可以保留單個(gè)探針熒光特性，且避免了探針與紙張之間的潛在干擾，對(duì)紙質(zhì)文物酸度與氫離子分布的可視化無損檢測(cè)提供了便利。

5、專利文獻(xiàn)cn111808313a公開了一種碲化鎘量子點(diǎn)在細(xì)菌纖維素上原位合成的制備方法及其在紙質(zhì)文物ph的可視化檢測(cè)方法。然而該方法僅以碲化鎘量子點(diǎn)作為熒光探針，制備的熒光膜雖然在ph＝4～7的范圍中熒光光譜中熒光強(qiáng)度與ph呈線性關(guān)系，但采用單一的熒光顯示進(jìn)行ph測(cè)定，再加上’光強(qiáng)度的微小變化，可能會(huì)導(dǎo)致ph檢測(cè)結(jié)果失真，且難以用肉眼準(zhǔn)確區(qū)別；尤其對(duì)于紙質(zhì)文物中酸度的分布和酸化的程度，更是難以準(zhǔn)確地可視化。

6、針對(duì)上述單一熒光探針檢測(cè)受限的問題，本發(fā)明所提出的了在特定ph范圍內(nèi)的可多色度調(diào)控的雙熒光探針負(fù)載的納米熒光膜的制備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜及其制備方法，以及其在檢測(cè)紙質(zhì)文物酸化程度方面的應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中單一熒光法受濃度和環(huán)境等因素的干擾、探針與紙張之間的潛在干擾等問題。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的一種可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜，包括：具有三維納米結(jié)構(gòu)的細(xì)菌纖維膜，以及負(fù)載在該細(xì)菌纖維膜上的碲化鎘量子點(diǎn)熒光探針與羅丹明b熒光探針；在紫外燈下，所述可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜的熒光顏色隨酸度值而變化，在中性條件下呈綠色熒光，在酸性條件下呈紅色熒光；

4、其中，所述可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜中，所述碲化鎘量子點(diǎn)熒光探針的負(fù)載量為5wt％～30wt％，所述羅丹明b熒光探針的負(fù)載量為5wt％～30wt％。

5、本發(fā)明所述的一種可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜的制備方法，包括以下步驟：

6、s1，將醋酸鉻水溶液與巰基乙酸水溶液按比例混合，并滴加堿性溶液調(diào)整ph值至10.5～12，得到前驅(qū)體溶液；將細(xì)菌纖維素膜浸泡在前驅(qū)體溶液中，靜置至吸附平衡；向其中加入亞碲酸鈉水溶液并攪拌均勻，再加入硼氫化鈉水溶液，得到反應(yīng)液a；

7、s2，將反應(yīng)液a加熱至80～120℃下回流反應(yīng)10～60min；過濾分離得到固體物，用超純水洗凈，用濾紙吸去表面水分，得到負(fù)載碲化鎘量子點(diǎn)熒光探針的細(xì)菌纖維素膜；

8、s3，將羅丹明b與水合肼按摩爾比為1:(0.1～0.5)溶解在乙醇中，加熱至80～100℃下回流反應(yīng)；減壓蒸餾去除反應(yīng)中的溶劑，然后用酸溶液溶解殘余固體，再用堿性溶液調(diào)節(jié)溶液至中性，得到羅丹明b酰肼；

9、s4，將羅丹明b酰肼與5-磺酸基水楊醛按摩爾比為1:(0.95～1.05)溶解在乙醇中，加熱至80～100℃下回流反應(yīng)；再減壓蒸餾除去反應(yīng)中溶劑，將反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行重結(jié)晶，得到羅丹明b熒光探針；

10、s5，將負(fù)載碲化鎘量子點(diǎn)熒光探針的細(xì)菌纖維素膜浸漬在羅丹明b熒光探針的乙醇溶液中，至達(dá)到吸附平衡；取出細(xì)菌纖維素膜并用超純水洗凈，用濾紙吸去表面水分，即可得到所述的可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜。

11、優(yōu)選地，所述步驟s1中，所述醋酸鉻(cd(ch3coo)2)、巰基乙酸(tga)和亞碲酸鈉(na2teo3)的摩爾比為1：(0.95～1.05)：(0.1～1)；所述硼氫化鈉(nabh4)的添加量為所述醋酸鉻(cd(ch3coo)2)的5～10倍；所述細(xì)菌纖維素的膜厚為0.05～10mm。

12、優(yōu)選地，所述醋酸鉻水溶液的濃度為1～20mmol/l，巰基乙酸水溶液的濃度為1～20mmol/l，亞碲酸鈉水溶液的濃度為0.1～1mmol/l；所述硼氫化鈉水溶液的濃度為5～100mmol/l。

13、優(yōu)選地，所述步驟s1和步驟s3中，所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液中的至少一種；所述步驟s3中，所述酸溶液為摩爾濃度為0.1～1.5mol/l的鹽酸水溶液或硫酸水溶液中的至少一種。

14、優(yōu)選地，所述步驟s3中，所述羅丹明b在乙醇中的濃度為50～100mmol/l，水合肼在乙醇中的質(zhì)量濃度為10％～30％，加熱回流的反應(yīng)時(shí)間為5～10h。

15、優(yōu)選地，所述步驟s4中，所述羅丹明b酰肼在乙醇中的濃度為5～30mmol/l，5-磺酸基水楊醛在乙醇中的濃度為5～30mmol/l，加熱回流的反應(yīng)時(shí)間為5～10h。

16、優(yōu)選地，所述步驟s5中，所述羅丹明b熒光探針溶液的乙醇溶劑的質(zhì)量濃度為0.05～2.5mmol/l，優(yōu)選濃度為0.5～1.5mmol/l；所述細(xì)菌纖維素膜的浸漬時(shí)間為30～240min。

17、本發(fā)明所述的可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜，應(yīng)用于檢測(cè)紙質(zhì)文物的酸化程度與氫離子分布，對(duì)紙張文物表面酸度的快速可視化檢測(cè)。檢測(cè)方式包括直接或間接與紙質(zhì)文物接觸；檢測(cè)結(jié)果通過所述細(xì)菌纖維素復(fù)合膜的熒光顏色變化或/和熒光光譜分析獲得。

18、紙質(zhì)文物的酸化程度可以采用測(cè)定其ph值來確定：將所述可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜覆于紙質(zhì)文物表面，靜置至少5min，通過觀察其顏色變化與計(jì)算兩種熒光探針的強(qiáng)度差值，可得紙質(zhì)文物的ph值與氫離子分布；熒光激發(fā)波長(zhǎng)為350～400nm。

19、所述兩種熒光探針的強(qiáng)度差值可以用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定，所述標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定方法為：將所述可視化雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜置于一系列具有不同ph值的緩沖溶液中浸泡至少30s，隨后測(cè)定其熒光光譜，計(jì)算兩種熒光探針在525nm和580nm處強(qiáng)度差值，并建立熒光差值隨ph變化的標(biāo)準(zhǔn)曲線。所述緩沖液為磷酸鹽緩沖溶液，ph范圍為2～8。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

21、(1)本發(fā)明將兩種熒光探針錨定在納米細(xì)菌纖維素膜上，這兩種熒光對(duì)h+具有高度選擇性和靈敏性，且ph檢測(cè)范圍互補(bǔ)，熒光顏色差異明顯，提高了紙質(zhì)文物ph檢測(cè)的準(zhǔn)確性與可視化效果，實(shí)現(xiàn)了常見紙質(zhì)文物酸度的可視化無損檢測(cè)。

22、(2)本發(fā)明的雙熒光探針復(fù)合細(xì)菌纖維素膜，通過氫鍵相互作用將熒光探針錨定在細(xì)菌纖維素表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)紙質(zhì)文物酸度的原位、無損、快速的檢測(cè)的同時(shí)避免了測(cè)試時(shí)熒光探針物質(zhì)在紙張上殘留，降低檢測(cè)對(duì)紙質(zhì)文物保存的潛在威脅。

23、(3)本發(fā)明的方法操作簡(jiǎn)便快捷，可以快速無損檢測(cè)紙張中多位點(diǎn)的酸度結(jié)果與氫離子分布，獲得整個(gè)紙質(zhì)文物表面酸化的分布情況和程度，兩種熒光探針的結(jié)合使其具有較寬的檢測(cè)范圍，同時(shí)探針強(qiáng)烈的顏色對(duì)比可以良好實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的可視化。