一种多孔光化学氧传感膜的制备方法技术

一种多孔光化学氧传感膜的制备方法。本发明专利技术涉及一种光化学氧传感膜的制备方法。本发明专利技术目的是为了解决现有金属卟啉氧传感膜灵敏度不高的问题。本发明专利技术采用溶剂挥发法，以聚乙烯为基质材料，八乙基卟啉铂(PtOEP)为指示剂分子，乙醇为不良溶剂，二甲苯溶液为良溶剂，通过物理包埋的方式制备出具有氧传感性能的多孔薄膜。本发明专利技术产品对氧气响应快，有较高灵敏度，灵敏度可达12，比现有同类产品灵敏度高37.5％，具备良好的耐酸碱性能，pH适用范围为2～10，循环稳定性较好，响应时间短，荧光强度衰减在6％左右，恢复时间tR约为600s，响应时间tQ约为40s。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光化学氧传感膜的制备方法。
技术介绍
金属卟啉是自然界中广泛存在的一类大环化合物，如血红素、叶绿素等，它们在生命体的新陈代谢中以及很多基本生物过程中起着不可忽视的作用。与传统的紫外可见光探针相比，钯/铂卟啉具有强的光谱可见区吸收、较好的光学稳定性、较高的热稳定性、较长的发光寿命(几百纳秒，甚至可以达到几十微秒)、高的量子产率和较大的斯托克斯位移(150～170nm)、易于被氧分子猝灭等特性。在传感器的研究中，选择良好的载体固定敏感物质是极为关键的步骤之一。载体材料一般需要有良好的氧气扩散速率以实现传感器的快速响应，在氧气探针分子周围应有局部高度有效猝灭以提高传感器的灵敏度，且应和探测部位如光纤，载玻片等具有简单紧密的附着能力。目前常用的载体材料包括无机硅氧烷、有机高分子材料，比如：聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PST)、聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、溶胶-凝胶(Sol-gel)以及介孔材料等。聚乙烯是常见的有机高分子聚合物，广泛应用于印刷，制膜，管板材等方面。聚乙烯树脂无臭，无毒，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100～-70℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，在低温时仍能保持柔软性，电绝缘性高。测量水中溶解氧含量，较为理想的方案是制备超疏水型氧传感膜，既可让水中氧气透过传感膜与氧传感分子响应，又可保证疏水型氧传感分子长期稳定的存在于基体材质中。因此，聚乙烯树脂是不可多得的合适的载体。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有金属卟啉氧传感膜灵敏度不高的问题，而提供一种多孔光化学氧传感膜的制备方法。本专利技术的一种多孔光化学氧传感膜的制备方法按以下步骤进行：一、将聚乙烯溶于二甲苯中，在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌至聚乙烯完全溶解，得到浓度为0.1g/mL～3.0g/mL的聚乙烯/二甲苯溶液；二、在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下向步骤一得到的聚
乙烯/二甲苯溶液中加入八乙基卟啉铂，继续在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌1min～2min，得到混合溶液；所述的聚乙烯/二甲苯溶液的体积与八乙基卟啉铂的质量的比为1mL：2μg～12μg；三、向步骤二得到的混合溶液中加入无水乙醇，继续在在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌1min～2min，然后将溶液滴至玻璃片上，避光自然干燥，得到多孔光化学氧传感膜；所述的无水乙醇与混合溶液的体积比为0.1～4：1.5。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种可以测量溶解氧浓度的多孔光化学氧传感膜的制备方法。采用溶解氧猝灭指示剂八乙基卟啉铂(PtOEP)所发射的荧光这一原理制备具有多孔结构的光化学氧传感膜。包埋的指示剂被一定波长的光源激发时，聚合物传感膜会发射出强烈而稳定的荧光，荧光信号可以有效被分子氧猝灭，且猝灭比与氧浓度一一对应，最终制得响应范围宽、线性拟合程度高的氧传感膜。本专利技术选择八乙基卟啉铂作为指示剂能满足实际中对传感器响应时间短、灵敏度高、稳定性好及使用寿命长的要求。本专利技术方法的具体优点如下：1、本专利技术工艺操作过程简单，花费少。2、产品对氧气响应快，有较高灵敏度，灵敏度可达12，比现有同类产品灵敏度高37.5％。3、产品具有明显的多孔结构，有利于氧分子在基质中的扩散。4、Stern-Volmer方程线性相关性高，能够精确测量水中溶解氧。6、产品具备良好的耐酸碱性能，pH适用范围为2～10。7、循环稳定性较好，响应时间短，荧光强度衰减在6％左右，恢复时间tR约为600s，响应时间tQ约为40s。附图说明图1为试验一中聚乙烯/二甲苯溶液的浓度为0.5g/mL时氮气饱和水溶液、氧气饱和水溶液下荧光强度曲线图，其中a为氮气饱和水溶液下的荧光强度曲线，b为氧气饱和水溶液下的荧光强度曲线；图2为试验一中聚乙烯/二甲苯溶液的浓度为1g/mL时氮气饱和水溶液、氧气饱和水溶液下荧光强度曲线图，其中a为氮气饱和水溶液下的荧光强度曲线，b为氧气饱和水溶液下的荧光强度曲线；图3为试验一中聚乙烯/二甲苯溶液的浓度为1.5g/mL时氮气饱和水溶液、氧气饱和水溶液下荧光强度曲线图，其中a为氮气饱和水溶液下的荧光强度曲线，b为氧气饱和水
溶液下的荧光强度曲线；图4为试验一中聚乙烯/二甲苯溶液的浓度为2g/mL时氮气饱和水溶液、氧气饱和水溶液下荧光强度曲线图，其中a为氮气饱和水溶液下的荧光强度曲线，b为氧气饱和水溶液下的荧光强度曲线；图5为试验二中不同无水乙醇用量下CA与无水乙醇加入量关系图；图6为试验三中不同指示剂添加量下猝灭比曲线图；图7为试验四制备的多孔光化学氧传感膜的SEM照片；图8为试验四制备的多孔光化学氧传感膜在不同氧含量下的荧光发射谱图；其中1为氧气饱和浓度为100％的猝灭曲线，2为氧气饱和浓度为80％的猝灭曲线，3为氧气饱和浓度为60％的猝灭曲线，4为氧气饱和浓度为40％的猝灭曲线，5为氧气饱和浓度为20％的猝灭曲线，6为氧气饱和浓度为0％的猝灭曲线；图9为试验四制备的多孔光化学氧传感膜的Stern-Volmer曲线图；图10为试验四制备的多孔光化学氧传感膜的荧光强度与响应时间曲线；图11为试验四制备的多孔光化学氧传感膜的最大猝灭比与pH关系曲线图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种多孔光化学氧传感膜的制备方法按以下步骤进行：一、将聚乙烯溶于二甲苯中，在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌至聚乙烯完全溶解，得到浓度为0.1g/mL～3.0g/mL的聚乙烯/二甲苯溶液；二、在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下向步骤一得到的聚乙烯/二甲苯溶液中加入八乙基卟啉铂，继续在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌1min～2min，得到混合溶液；所述的聚乙烯/二甲苯溶液的体积与八乙基卟啉铂的质量的比为1mL：2μg～12μg；三、向步骤二得到的混合溶液中加入无水乙醇，继续在在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌1min～2min，然后将溶液滴至玻璃片上，避光自然干燥，得到多孔光化学氧传感膜；所述的无水乙醇与混合溶液的体积比为0.1～4：1.5。本实施方式提供了一种可以测量溶解氧浓度的多孔光化学氧传感膜的制备方法。采用溶解氧猝灭指示剂八乙基卟啉铂(PtOEP)所发射的荧光这一原理制备具有多孔结构的光化学氧传感膜。包埋的指示剂被一定波长的光源激发时，聚合物传感膜会发射出强烈而稳定的荧光，荧光信号可以有效被分子氧猝灭，且猝灭比与氧浓度一一对应，最终制得响应
范围宽、线性拟合程度高的氧传感膜。本实施方式选择八乙基卟啉铂作为指示剂能满足实际中对传感器响应时间短、灵敏度高、稳定性好及使用寿命长的要求。本实施方式方法的具体优点如下：1、本专利技术工艺操作过程简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔光化学氧传感膜的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、将聚乙烯溶于二甲苯中，在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌至聚乙烯完全溶解，得到浓度为0.1g/mL～3.0g/mL的聚乙烯/二甲苯溶液；二、在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下向步骤一得到的聚乙烯/二甲苯溶液中加入八乙基卟啉铂，继续在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌1min～2min，得到混合溶液；所述的聚乙烯/二甲苯溶液的体积与八乙基卟啉铂的质量的比为1mL:2μg～12μg；三、向步骤二得到的混合溶液中加入无水乙醇，继续在在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌1min～2min，然后将溶液滴至玻璃片上，避光自然干燥，得到多孔光化学氧传感膜；所述的无水乙醇与混合溶液的体积比为0.1～4:1.5。

【技术特征摘要】
1.一种多孔光化学氧传感膜的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、将聚乙烯溶于二甲苯中，在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌至聚乙烯完全溶解，得到浓度为0.1g/mL～3.0g/mL的聚乙烯/二甲苯溶液；二、在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下向步骤一得到的聚乙烯/二甲苯溶液中加入八乙基卟啉铂，继续在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌1min～2min，得到混合溶液；所述的聚乙烯/二甲苯溶液的体积与八乙基卟啉铂的质量的比为1mL:2μg～12μg；三、向步骤二得到的混合溶液中加入无水乙醇，继续在在温度为80～100℃和搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下搅拌1min～2min，然后将溶液滴至玻璃片上，避光自然干燥，得到多孔光化学氧传感膜；所述的无水乙醇与混合溶液的体积比为0.1～4:1.5。2.根据权利要求1所述的一种多孔光化学氧传感膜的制备方法，其特征在于步骤一中得到浓度为0.5g/mL～1.5g/mL的聚乙烯/二甲苯溶液。3.根据权利要求1所述的一种多孔光化学氧传感膜的制备方法，其特征在于步骤一中得到浓度为1.0g/mL的聚乙烯/二甲苯溶液。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：张科，罗玲玲，赵九蓬，张鸿林，李垚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23