本发明专利技术涉及应用于油检测的光子晶体，特别涉及油敏感材料的反蛋白石结构膜作为油敏感材料。本发明专利技术所选用的反蛋白石结构膜表面浸润性为超亲油，反蛋白石结构膜上的孔径在２００ｎｍ～１０００ｎｍ，光子带隙分布在４００～２０００ｎｍ的区域。反蛋白石结构膜吸附油后，颜色或光泽度发生变化，可以通过人的眼睛观察油的存在，或用于对油的种类进行鉴别，实现快速油检测。进一步通过紫外－可见－近红外分光光度计测量吸附油后的反蛋白石结构膜的反射光谱，精确检测所吸附油的折光指数及油的种类。本发明专利技术利用反蛋白石结构膜对油检测，方便，快捷，成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及应用于油检测的光子晶体，特别涉及油敏感材料的反蛋白石 结构膜作为油敏感材料。
技术介绍
随着石油工业的迅速发展，石油及石油产品在存储及管道运输中的油泄 漏事故时有发生，对漏油的检测是一个急需解决的问题。现有的油泄漏检测 方法大致分为两类，即检测漏油中产生的可燃性气体或直接检测漏油液体。 检测漏油中产生的可燃性气体通常是利用气体检测器，如催化燃烧式和半导体式,这些检测器为电传感，在测量中容易引入电火花等不安全因素，且对于不易挥发的重油也不适合。直 接检测漏油液体多采用对油溶胀的高分子聚合物作为敏感元件，以光或电信 号方式将高分子聚合物溶胀产生的体积变化传输给相关接收器，完成对漏油 的检测[(a) Buerck， J.; et al. / i/man/. 2003， 702, 13; (b) Ishaq, I. M.; et al.万C/ze/w. 2005， 707， 738]，此体系由于高分子聚合物对不同油的 选择性小，同时存在从漏油到高分子聚合物溶胀需要一定的时间问题，极大 地限制了高分子聚合物作为敏感元件的快速发展。光子晶体是一种新型功能材料，它是通过单分散乳胶粒规整排列所形成 的周期性结构对入射光发生折射或衍射实现对光的特殊调控。光子晶体为新 型传感器的设计和制备提供了新的思路，如将制备成周期性结构的敏感材料 做为传感器，在外界环境变化下，周期性结构发生改变，对光的调控也相应 发生改变，从而实现对外界环境参数变化的传感。现有文献报道的传感材料 可以实现对湿度、pH、蔗糖、温度、金属离子、溶剂等[(a) Asher， S. A.; et al.1997, 3卵，829; (b) Blanford， C. F.; Schroden, R. C.; Al-Daous, M.; Stein， A. A/v. M ^ 2001, "， 26]环境因素的传感或物质存在的检测。现有的专利文献中，有以光子晶体做为生物(200520013602.7)、气体浓度(200620100419.5， 200620100423.1)、湿度(200510011677.6)等的检测和传感装置。反蛋白石结构膜是光子晶体的一种，其是在胶体晶体结构内部通过填充 聚合物或无机材料等，然后除去胶体晶体乳胶粒而得到，通常称为反蛋白石 结构的反相膜，或反蛋白石结构膜。反蛋白石结构膜材料的 制备通常根据填充的材料不同，分为金属、无机、有机和聚合物反蛋白石结 构膜，由于金属和无机材料质地较脆，由它们形成的反蛋白石结构膜存在容 易破碎，与基底黏附力低等缺陷，导致其实际应用的可能性受到限制(Stein，A.; Schroden, R. C. O^r. M 2001， 5,553)，而以聚合物为材料制备的反蛋白石结构膜可以很好的解决这些缺陷引起的问题，因此聚合物反蛋白石 结构膜的用途引起人们的广泛关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供反蛋白石结构膜作为油敏感材料，用于快捷检测油 的材料。本专利技术的再一目的是提供作为油敏感材料的反蛋白石结构膜用于对油的 传感及对不同油的鉴别，以实现通过用人的眼睛或光谱鉴别特定油产品的种 类。本专利技术利用光子晶体的光学特性实现对油的感知和检测，基本原理如下 反蛋白石结构膜的三维大孔结构为折光指数周期性变化的结构，其周期尺度 与光波长匹配，光在折光指数周期变化的反蛋白石结构膜体系中传播，发生Bragg衍射，形成对特定波长的选择性反射和其它波长的透射。反蛋白石结构 膜的三维大孔结构便于油的吸附，利用特定亲油性材料制备得到的反蛋白石 结构膜便于油在其表面的浸润和铺展。在待测油填充到反蛋白石结构膜的三 维大孔结构后，当油的折光指数与膜材料折光指数不同时，此体系也是折光 指数周期性变化；当入射光照射到反蛋白石结构膜上后，形成的光反射峰(即 反蛋白石结构膜光带隙位置)与吸附在膜上的油和反蛋白石结构膜材料的折 光指数比有关，光带隙位置随着油的折光指数变化而变化。对于不同折光指 数的油，可以通过测定反蛋白石结构膜的光带隙位置来确定和鉴别。具体的测定方式是利用紫外-可见-近红外分光光度计测量反蛋白石结构膜的反射光 谱。选择特定的反蛋白石结构膜，其产生的光带隙在可见光区域，不同的光 带隙位置显示为不同的颜色，可以实现直接通过人的眼睛观察反蛋白石结构 膜吸收油后的不同颜色来鉴别不同折光指数的油，实现快速、简单、方便的 油检测。本专利技术所述的反蛋白石结构膜的用途，是指将反蛋白石结构膜作为油敏 感材料，用于快捷检测油的存在。本专利技术所述的反蛋白石结构膜的用途，是指将反蛋白石结构膜作为油敏 感材料，用于对油的种类进行鉴别。所述的反蛋白石结构膜表面浸润性为超亲油(与油的接触角均小于5.0。)， 便于待测油在膜材料表面的接触与铺展；所述的反蛋白石结构膜上的孔径在 200 nm 1000 nm，光子带隙分布在400 2000 nm的区域；膜材料选自酚醛 树脂、无定形碳、聚苯乙烯、聚氨酯及聚苯乙烯与聚氨酯混合物中的一种。所述的快捷检测油的存在或对油的种类进行鉴别，是选用膜本身的结构 颜色呈现鲜明颜色的在可见光区域的反蛋白石结构膜与油接触，吸附油后的 反蛋白石结构膜随着油在其表面的浸润与铺展，其反射光谱发生变化，与其 原反蛋白石结构膜颜色明显不同，通过人的眼睛直接观察吸附油后颜色发生 红移的反蛋白石结构膜的颜色变化，可快速检测油的存在，或根据颜色变化 对油的种类进行初步鉴别为何种类油，并可通过紫外-可见-近红外分光光度计 测量吸附油后的反蛋白石结构膜的反射光谱，可以精确检测所吸附油的折光 指数所对应的油的种类，以判断是属于烷烃类油、芳香烃类油、含溴芳香烃 类油或多环芳烃类油中的哪一种类油；或具体进行区分及判断属于烷烃类油、 芳香烃类油、含溴芳香烃类油或多环芳烃类油中的同一类油中的油具体为何 种油(如烷烃类油中的汽油、柴油、液体石蜡、润滑油)；或者选用在近红外区域的反蛋白石结构膜与油接触，吸附油后的反蛋白石结 构膜的光泽度随着油在其表面的浸润与铺展而发生变化，通过人的眼睛直接 观察吸附油后的反蛋白石结构膜的光泽度发生的明显变化，可快速检测油的 存在，并可通过紫外-可见-近红外分光光度计测量吸附油后的反蛋白石结构膜 的反射光谱，可以精确检测所吸附油的折光指数所对应的油的种类，以判断 是属于垸烃类油、芳香烃类油、含溴芳香烃类油或多环芳烃类油中的哪一种 类油；或具体进行区分及判断属于垸烃类油、芳香烃类油、含溴芳香烃类油或多环芳烃类油中的同一类油中的油具体为何种油(如垸烃类油中的汽油、 柴油、液体石蜡、润滑油)。所述的选用可见光区域的反蛋白石结构膜直接通过人的眼睛对油的种类 进行初步鉴别，是选用光子带隙在可见光区域的蓝色无定形碳反蛋白石结构膜，通过折光指数在L33 1J8膜显示为绿色判断为烷烃类油；通过折光指 数在1.38 1.45膜显示为黄色判断为烷烃类油、芳香烃类油或烷烃类油和芳 香烃类油的混合油；通过折光指数在1.45 1.55膜显示为橙色判断为烷烃类 油、芳香烃类油、含溴芳香烃类油或垸烃类油、芳香烃类油和含溴芳香烃类 油的混合油；通过折光指数在1.55 1.70膜显示为红色判断为含溴芳烃类油、 芳香烃类油、多环芳烃类油或含溴芳烃类油、芳香烃类本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种反蛋白石结构膜的用途，其特征是：所述的反蛋白石结构膜作为油敏感材料，用于快捷检测油的存在。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李会玲，宋延林，王京霞，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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