一种基于磷光发射的抗氧干扰温度传感器制造技术

本发明专利技术提供一种基于磷光发射的抗氧干扰温度传感器。本发明专利技术以再生纤维作为固体基质，通过将一系列金属卟啉(Pd‑HMME、Gd‑HMME和Lu‑HMME)嵌入再生纤维上，意外发现由于再生纤维提供了一个不含氧的微环境，使得金属卟啉的磷光发射在与再生纤维结合时不再受氧的影响，从而消除对氧的依赖，在再生纤维中，Pd‑HMME、Gd‑HMME和Lu‑HMME的温度敏感性分别为0.50、0.28和0.36％/℃，温度分辨率分别为0.5,1.3和1.2℃，这表明本申请的金属卟啉再生纤维材料在较长时间的辐照下具有较高的光稳定性，具有潜在的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磷光发射的抗氧干扰温度传感器
本专利技术属于高分子材料及传感器制备
，涉及一种基于磷光发射的抗氧干扰温度传感器。
技术介绍
温度的测量在许多学术和工业领域都很重要，非接触式测温技术的发展引起了恶劣环境下温度传感的广泛关注，通过监测发光材料的荧光，实现非接触式温度传感装置。由于磷光是从三重激发态到单重基态的跃迁，与荧光相比，其具有更大的Stokes位移，更长的寿命，其灵敏度通常与荧光相比也更高，因此利用磷光发光现象已经应用于包括光学传感、有机发光二极管和显示设备等许多领域，而基于磷光的传感器通常由磷光指示剂和固体基质组成。金属卟啉作为一类具备良好光电活性的大环化合物，以金属卟啉为发光材料，使得磷光分析技术得以快速、实际地应用。由于在大多数固体基质上金属卟啉的磷光发射很容易被氧淬灭，所以磷光分析技术已经被广泛的应用于氧的传感，目前含有铂族金属离子的金属卟啉，如Pt(II)卟啉和Pd(II)卟啉，是最常用的磷光氧指示剂。同时，现有技术也提供了含有镧系离子(如钆)的磷光金属卟啉(Gd-HMME)的氧敏特性。然而，温度会干扰所有基于发光的氧传感器，且由于氧几乎无处不在，在基于磷光的温度传感器中很难消除氧气的干扰。因此有必要制备一种基于磷光发射的抗氧干扰温度传感器。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于磷光发射的抗氧干扰的温度传感器。本专利技术以再生纤维作为固体基质，通过将一系列金属卟啉(Pd-HMME、Gd-HMME和Lu-HMME)嵌入再生纤维上，意外发现由于再生纤维提供了一个不含氧的微环境，使得金属卟啉的磷光发射在与再生纤维结合时不再受氧的影响，从而消除对氧的依赖，从而成功制备出一种基于磷光发射的抗氧干扰温度传感器。为实现上述目的，具体的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供一种金属卟啉再生纤维，所述金属卟啉再生纤维以再生纤维为固体基质，将金属卟啉负载于再生纤维上；优选的，所述金属卟啉的金属包括镧系金属和铂族金属，进一步优选的，所述金属为钯(Pd)、钆(Gd)和镥(Lu)；最优选的，所述金属卟啉为钯掺杂血卟啉单甲基醚(Pd-HMME)、钆掺杂血卟啉单甲基醚(Gd-HMME)和镥掺杂血卟啉单甲基醚(Lu-HMME)；所述再生纤维为标准级再生纤维素(RC)透析膜，MW:8000～14000；本专利技术的第二个方面，提供了上述金属卟啉再生纤维的制备方法，包括：将含有金属卟啉的有机溶剂滴加至再生纤维上，干燥后即得。更具体的，本专利技术上述金属卟啉再生纤维的制备方法为：将含有金属卟啉的有机溶剂置于标准级再生纤维素(RC)透析膜中搅拌进行透析处理，则金属卟啉负载于透析膜上，干燥后即得金属卟啉再生纤维；所述有机溶剂为甲醇，所述金属卟啉在甲醇中的浓度为1～2mg/mL(优选为1.6mg/mL)；本专利技术的第三个方面，提供了上述金属卟啉再生纤维在制备基于磷光发射的抗氧干扰传感器中的应用，优选的，所述传感器为温度传感器；更优选的，所述传感器为近红外(NIR)温度传感器；本专利技术的第四个方面，提供了一种基于磷光发射的抗氧干扰温度传感器，所述基于磷光发射的抗氧干扰温度传感器中含有金属卟啉再生纤维。本专利技术的有益效果：本专利技术建立一种基于磷光发射的抗氧干扰温度传感器，经试验验证，本专利技术将Pd-HMME、Gd-HMME和Lu-HMME负载于再生纤维上，其磷光发射强度得到显著增强，绝对ΦP分别为1.8％，3.3％和2.2％，与非负载型Pd-HMME、Gd-HMME和Lu-HMME相比，其磷光强度分别增强了25.8、16.8和19.5倍；同时由于再生纤维提供了一个不含氧的微环境，所以金属卟啉再生纤维的磷光发射与氧无关，通过对金属卟啉再生纤维的温度传感特性的研究表明，随着温度的升高，磷光的发射得到了有效的抑制，经试验验证，在再生纤维中，Pd-HMME、Gd-HMME和Lu-HMME的温度敏感性分别为0.50、0.28和0.36％/℃，温度分辨率分别为0.5,1.3和1.2℃，这表明本申请的金属卟啉再生纤维材料在较长时间的辐照下具有较高的光稳定性，具有潜在的实际应用价值。附图说明图1(a)为Pd-HMME在甲醇溶液和负载于再生纤维上的发光光谱对比图；图1(b)为Gd-HMME在甲醇溶液和负载于再生纤维上的发光光谱对比图；图1(c)为Lu-HMME在甲醇溶液和负载于再生纤维上的发光光谱对比图；图中图为金属卟啉再生纤维试样照片，均以405nm的二极管激光器激发；图2为不同浓度氧的金属卟啉再生纤维样品的发光光谱图；图3(a)为Pd-HMME再生纤维在-75-50℃的温度范围内的发光光谱图；图3(b)为Gd-HMME再生纤维在-75-50℃的温度范围内的发光光谱图；图3(c)为Lu-HMME再生纤维在-75-50℃的温度范围内的发光光谱图；图4(a)为Pd-HMME再生纤维在不同温度条件下的磷光衰减曲线图；图4(b)为Gd-HMME再生纤维在不同温度条件下的磷光衰减曲线图；图4(c)为Lu-HMME再生纤维在不同温度条件下的磷光衰减曲线图；图5(a)为Pd-HMME再生纤维磷光强度和温度的关系图；图5(b)为Gd-HMME再生纤维磷光强度和温度的关系图；图5(c)为Lu-HMMEPd-HMME再生纤维磷光强度和温度的关系图；图6(a)为Pd-HMME再生纤维在25℃条件下连续10min磷光强度监测图；图6(b)为Gd-HMME生纤维在25℃条件下连续10min磷光强度监测图；图6(c)为Lu-HMME再生纤维在25℃条件下连续10min磷光强度监测图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。结合具体实例对本专利技术作进一步的说明，以下实例仅是为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定。如果实施例中未注明的实验具体条件，通常按照常规条件，或按照销售公司所推荐的条件；在本专利技术没有特别限定，均可通过商业途径购买得到。本专利技术的一个具体实施方式中，提供一种金属卟啉再生纤维，所述金属卟啉再生纤维以再生纤维为固体基质，将金属卟啉负载于再生纤维上；本专利技术的又一具体实施方式中，所述金属卟啉的金属包括镧系金属和铂族金属，进一步优选的，所述金属为钯(Pd)、钆(Gd)和镥(Lu)；最优选的，所述金属卟啉为钯掺杂血卟啉单甲基醚(Pd-HMME)、钆掺杂血卟啉单甲基醚(Gd-HMME)和镥掺杂血卟啉单甲基醚(Lu-HMME)；血卟啉单甲基醚是一种可以通过化学合成获得的较纯的卟啉，且我国具有自主知识产权，价格相对较为便宜，可以大大降低生产成本，本专利技术中，钯掺杂血卟啉单甲基醚(Pd-HMME)、钆掺杂血卟啉单甲基醚(Gd-HMME)和镥掺杂血卟啉单甲基醚可以通过常规热溶剂法合成，如文献：SrivastavaTS.Lan本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属卟啉再生纤维，其特征在于，所述金属卟啉再生纤维以再生纤维为固体基质，将金属卟啉负载于再生纤维上。

【技术特征摘要】
1.一种金属卟啉再生纤维，其特征在于，所述金属卟啉再生纤维以再生纤维为固体基质，将金属卟啉负载于再生纤维上。2.如权利要求1所述的金属卟啉再生纤维，其特征在于，所述金属卟啉的金属包括镧系金属和铂族金属。3.如权利要求2所述的金属卟啉再生纤维，其特征在于，所述金属为钯、钆和镥。4.如权利要求3所述的金属卟啉再生纤维，其特征在于，所述金属卟啉为Pd-HMME、Gd-HMME和Lu-HMME。5.如权利要求1所述的金属卟啉再生纤维，其特征在于，所述再生纤维为标准级再生纤维素(RC)透析膜，MW：8000～14000。6.权利要求1-5任一项所述金属卟啉再生纤维的制备方法，其特征在于，包括：将含有金属卟啉的有机溶剂滴加至再生纤维上，干燥后即得；优选的，所述制备方法为：将含有金属卟啉的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵慧敏，寇萌，原博，赵程龙，王少杰，国承山，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37