本发明涉及有机超分子化学材料，具体涉及一种红光发射凝胶因子、纤维状凝胶软材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、随着人类社会的进步和经济的飞速发展，环境中重金属离子的失衡对人类和整个生态环境造成了严重的威胁。例如，工业生产过程产生的废水中如果含有大量的重金属离子，这些重金属离子没有被处理而直接排放到大自然后，造成水体、土壤重金属离子污染等，最后在动植物体内不断富集，通过食物链对人类造成不可逆转的疾病危害。因此，如何检测并清除环境中的重金属离子、恢复生态平衡成为了亟待解决的问题。传统的离子检测技术多基于物理传感器，如紫外可见分光光度法、原子吸收法、电感耦合等离子质谱法等，但这些物理传感器往往具有设备仪器价格昂贵、操作程序繁杂、难于现场处理、需要专业检测人员等局限性。为了解决这一问题，人们迫切需要一种兼备方便快捷、价格便宜、高效灵敏、操作简单等特点并能够吸附相关离子的传感器件。
2、超分子凝胶作为一类极具发展潜力的可调控软材料，拥有规整的结构、大的界面面积、对外界刺激响应灵敏等特点，在药物输送、光电器件、化学传感器等方面具有广泛的应用前景。有机小分子凝胶作为超分子凝胶的一个重要分支，通过凝胶因子缠绕和固定有机溶剂而形成类似“果冻状”的三维网状纳米结构；在自组装过程中驱动力主要是π-π作用、氢键、范德华力、亲疏水作用等非共价键作用力，由于这些分子间的相互作用力很弱、极易受到外部环境（如光、电、ph、离子、小分子等）刺激的影响；此外有机小分子凝胶对外部刺激的响应方式往往是肉眼可见的，例如颜色转变（比色响应）、凝胶-溶胶转变（状态响应）等。因此，有机小分子凝胶作为一种新型的智能软材料，其适度的灵活性、弹性及对外界刺激具有响应迅速、信号直观、灵敏度高、操作简单等优良特性，使其在重金属离子检测和清除领域具有巨大的潜力。众多功能各异的有机小分子凝胶相继被研发报道。期间，有机小分子荧光凝胶凭借自身独特的发光性能，在环境传感、生物成像和组织工程等领域拥有巨大的应用潜力；特别是红光发射的有机小分子凝胶因子（发射波长超过650nm）因其能避免样本自发光干扰，具有高灵敏度的化学分析和生物荧光成像等特性，更是激起科研工作者的研究兴趣及关注。但是，有机小分子发光凝胶在制备过程有几个问题一直困扰研发人员：一是凝胶制备过程复杂繁琐、时间周期长、研发成本高；其次荧光团的疏水性可能会在频繁的溶胀-去溶胀过程中影响凝胶结构的稳定性。此外，研发荧光凝胶最大的难题还是传统荧光团会因聚集发生荧光淬灭，从而导致荧光凝胶无法正常发光。因此，研发出易于制备、响应快捷灵敏、红光发射的有机小分子凝胶因子也是当前各监测领域所迫切需求的。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种红光发射凝胶因子、纤维状凝胶软材料及其制备方法和应用。
2、本发明是通过如下技术方案实现的：
3、一种红光发射凝胶因子，所述凝胶因子为胆固醇-苯基-马来腈-久罗尼定化合物，其结构为：
4、。
5、所述红光发射凝胶因子易于制备，且在体积比为3:2的氯仿和甲醇混合溶剂中可形成红光发射的棒状纤维凝胶，形成的红光凝胶其荧光发射遇到cu2+淬灭、单分子凝胶因子溶液遇到cu2+后其红光发射也淬灭，可实现凝胶及溶胶双态下对cu2+离子快捷、灵敏检测。
6、本发明的另一个目的是提供所述红光发射凝胶因子的制备方法，包括如下步骤：
7、s1、将1,1,7,7-四甲基-8-羟基久罗尼定醛放入盛有无水乙醇的圆底烧瓶、依次加入二氨基马来腈、冰醋酸，升温至回流反应6小时；将反应所得混合物过滤、无水乙醇洗涤、干燥后，得到橘红色单马来腈-8-羟基久罗尼定化合物；
8、s2、在n2保护下，将胆固醇放入盛有干燥氯仿的圆底烧瓶，依次加入氯乙酰氯、吡啶，室温下反应10小时；将反应所得混合物用nahco3饱和溶液中和、氯仿萃取、无水na2so4干燥、重结晶得白色胆固醇氯乙酸酯化合物；
9、s3、将4-羟基苯甲醛放入盛有干燥乙腈的圆底烧瓶，加入k2co3后回流反应2h，之后加入胆固醇氯乙酸酯化合物，继续回流5小时，将反应所得混合物蒸干、加水后用ch2cl2萃取、柱层析分离得胆固醇乙酸酯修饰的苯甲醛化合物；
10、s4、将步骤s1得到的单马来腈-8-羟基久罗尼定化合物放入盛有二氯甲烷-无水乙醇混合溶剂的圆底烧瓶中，加入步骤s3得到的胆固醇乙酸酯修饰的苯甲醛化合物、硫酸，升温至回流反应6-8小时；将反应所得混合物过滤、无水乙醇洗涤、干燥后，得到紫色胆固醇-苯基-马来腈-久罗尼定化合物。
11、进一步的，在步骤s1中，所述1,1,7,7-四甲基-8-羟基久罗尼定醛和二氨基马来腈的摩尔比为1:1；所述无水乙醇的添加量为每1mmol的1,1,7,7-四甲基-8-羟基久罗尼定醛对应10ml无水乙醇；所述冰醋酸的添加量为每1mmol的1,1,7,7-四甲基-8-羟基久罗尼定醛对应100μl冰醋酸。
12、进一步的，在步骤s2中，所述胆固醇和氯乙酰氯的摩尔比为1:1，所述吡啶与胆固醇的摩尔比为1:2，所述氯仿的添加量为每1mmol的胆固醇对应18ml氯仿；
13、进一步的，在步骤s3中，所述4-羟基苯甲醛与碳酸钾的摩尔比为1:2，4-羟基苯甲醛与胆固醇氯乙酸酯化合物的摩尔比为1:1，所述乙腈的添加量为每1mmol的4-羟基苯甲醛对应20ml乙腈。
14、进一步的，在步骤s4中，所述单马来腈-8-羟基久罗尼定化合物和胆固醇乙酸酯修饰的苯甲醛摩尔比为1:1，所述混合溶剂中二氯甲烷和无水乙醇的体积比为1:1，所述混合溶剂的添加量限定为每1mmol的单马来腈-久罗尼定化合物对应40ml混合溶剂，所述硫酸的添加量为每1mmol的胆固醇乙酸酯修饰的苯甲醛对应100μl硫酸。
15、所述胆固醇-苯基-马来腈-久罗尼定凝胶因子的制备反应式为：
16、。
17、本发明的第三个目的是提供利用所述红光发射凝胶因子制备的纤维状凝胶软材料，所述纤维状凝胶软材料的微观形貌为相互堆积的三维棒状纤维结构。
18、本发明的第四个目的是提供棒状纤维状凝胶软材料的制备方法，包括如下步骤：
19、将40mg凝胶因子放入小试剂瓶中，加入1ml体积比为3:2的氯仿和甲醇混合溶剂，加热到70℃后静置使其慢慢冷却，20分钟后形成红光发射的棒状纤维凝胶。
20、本发明的第五个目的是提供所述的红光发射凝胶因子在cu2+离子检测的应用。
21、进一步的，所述红光发射凝胶因子在溶液状态对cu2+表现出荧光“开-关”信号检测功能，具体表现如下：
22、在凝胶因子溶液的荧光发射光谱中，无金属离子加入时，所述红光发射的凝胶因子在662nm附近有一强的最大荧光发射峰，当加入10倍摩尔当量cu2+后，其最大荧光发射荧光强度降低了71%；对应溶液颜色也相对应发生变化：日光下凝胶因子溶液呈现红紫色，加入cu2+后溶液变为暗绿色；紫外灯照射下凝胶因子溶液呈现亮红色，加入cu2+后溶液呈显弱红色；其它金属离子加入后，该红光化合物最大荧光发射未出现明显变化。
23、本发明的第六个目的是提供利用所述红光发射凝胶因子制备的棒状纤维凝胶软材料在cu2+离子检测的应用。
24、进一步的，所述棒状纤维凝胶软材料中加入cu2+后，该体系红色荧光发射被淬灭，赋予所述棒状纤维凝胶软材料分析监测cu2+功能。
25、和现有技术相比，本发明具有如下技术效果：所述胆固醇-苯基-马来腈-久罗尼定凝胶因子在氯仿和甲醇体积比为3:2混合溶剂中可形成棒状纤维凝胶软材料，且形成的棒状纤维凝胶软材料遇到cu2+后其红色荧光发射被淬灭；胆固醇-苯基-马来腈-久罗尼定凝胶因子在溶液状态呈现出红光发射，且对cu2+具有良好的单一选择性、荧光“开-关”检测响应；该凝胶因子在凝胶及溶液双态下对cu2+检测响应快速、便捷、灵敏，具有较高的应用价值；本发明提供的胆固醇-苯基-马来腈-久罗尼定凝胶因子形成凝胶过程，具有合成条件温和、制备简单等优点，为本胆固醇-苯基-马来腈-久罗尼定凝胶因子的推广应用创造了有利条件。
1.一种红光发射凝胶因子，其特征在于：所述凝胶因子为胆固醇-苯基-马来腈-久罗尼定化合物，其结构为：
2.一种如权利要求1所述的红光发射凝胶因子的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的红光发射凝胶因子的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的红光发射凝胶因子的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的红光发射凝胶因子的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的红光发射凝胶因子的制备方法，其特征在于：
7.一种纤维状凝胶软材料，其特征在于：所述纤维状凝胶软材料利用权利要求1所述的红光发射凝胶因子制备而成，所述纤维状凝胶软材料的微观形貌为相互堆积的三维棒状纤维结构。
8.一种如权利要求7所述的纤维状凝胶软材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将40mg凝胶因子加入到1ml体积比为3:2的氯仿和甲醇混合溶剂，加热到70℃后静置使其慢慢冷却，20分钟后形成红光发射的纤维状凝胶软材料。
9.一种如权利要求1所述的红光发射的凝胶因子在cu2+离子检测的应用。
10.一种如权利要求7所述的纤维状凝胶软材料在cu2+离子检测的应用。
