一种薄膜荧光检测甲烷的方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜荧光检测甲烷的方法，是把发荧光的主体分子穴番－Ａ采用旋流技术，制备成韧性好的薄膜，甲烷气体直接与其作用，被穴番－Ａ分子的空腔包合，根据包合前后荧光光谱的变化检测甲烷的含量。采用旋流技术制备成的主体分子穴番－Ａ薄膜与甲烷的作用，克服了已有技术甲烷在有机溶液中的溶解度不高和有机溶剂易挥发的缺陷。该方法对甲烷气体有选择性，且成本较低，操作简单，响应速度快，可用于甲烷气体的检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及薄膜荧光光谱检测技术，具体属于一种薄膜荧光检测甲烷气体的方法。
技术介绍
甲烷是煤矿特有的可燃、可爆性气体，也是煤矿安全生产的重大威胁。长期以来，科学工 作者开发了对瓦斯浓度的检测方法和仪器，原理包括催化燃烧法、光干涉法、热导法和差 分光学吸收法等。然而，通过化学理论和方法来检测甲烷浓度的报道还很少见。1993年Collet及其合作者在Angew第32巻1169-1171页上发表了小的穴番-A对甲垸有 很好的络合能力，在(CDCl2)2溶液中，温度为298K下，通过iHNMR能观察到自由甲烷分子 和被络合的甲烷分子被分开的峰的信号。自由甲垸分子的共振信号大约在0.2，而被络合的甲 烷信号在-4.4。该研究说明了穴番-A对甲烷有很好的络合能力，但是仅仅在溶液中有甲垸被 络合的核磁信号。甲烷在溶液中的溶解度小和易挥发的特点，难以实现对甲烷气体的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法操作简单，方便快速，对 甲烷有较好的响应。本专利技术提供的薄膜荧光检测甲垸的方法，是把发荧光的主体分子穴番-A采用旋流技术， 制备成韧性好的薄膜，甲烷气体直接与其作用，被穴番-A分子的空腔包合，根据包合前后荧光光谱的变化检测甲垸的含量。具体方法依次包括如下步骤(1) 依次将穴番-A、聚氯乙烯和葵二酸二辛酯溶于四氢呋喃溶液中，制成无色透明的溶液； 所述试剂用量分别为穴番-A为2. 5-10tooL，聚氯乙烯50mg,葵二酸二辛酯100mg,四氢 呋喃2mL;(2) 将上述制备成的透明溶液0.1-0.3mL用微量注射器注入高速旋转的石英片上，旋流成 薄膜，晾干，备用；(3) 将涂有薄膜的石英片在甲烷气体环境中放置片刻，甲垸被穴番-A包合；(4) 将包合甲烷后的石英片用荧光仪进行检测，根据荧光强度变化和工作曲线确定甲垸含 量范围。所述的穴番-A (英文名Cryptophane-A分子式见图1)可根据文献Sensor and Actuators B 107 (2005) 32-39中报道的方法合成。穴番-A用量优选5陶oL。 所述步骤(2)中透明溶液的用量优选0.2mL。所述的旋流成膜装置为杭州仪器厂生产的D60-电动搅拌仪，旋转速度为仪器的中等速度， 旋转时间为0. 5min。所述的薄膜晾干时间优化为为30-60min。 所述的工作曲线是用已知浓度的甲烷，按照本方法得到。 所述制备和检测过程都在室温下进行。 与现有技术相比，本专利技术的优点和效果1. 本方法用化合物穴番-A作为主体分子，甲烷气体分子作为客体分子，甲烷小分子进入 穴番-A的空腔构成超分子体系，通过超分子络合的原理实现甲垸检测。2. 用发荧光主体分子穴番-A制成荧光薄膜，克服了以往技术中甲烷在有机溶液中的溶解 度不高和溶剂易挥发的缺点。3. 检测仪器为荧光光谱仪，信号直接明显，分析方法比较成熟。4. 制作简便、快速、易操作、实验条件温和，较为经济。附图说明图1为化合物穴番-A的分子结构式。图2为化合物穴番-A和甲烷作用前后荧光强度的比值(Fo/F)与不同甲烷含量的标准曲 线图(标准曲线所用的不同甲垸含量的气体，是由氮气和甲烷配制而成，绘制标准曲线的方 法同如下具体实施方式，不同甲烷含量的气体均为100mL)。图3为化合物穴番-A的荧光光谱和通甲垸后的荧光光谱图。具体实施例方式实施例J(1) .分别称取穴番-A(Cryptophane-A)0.0045g (5MmoL)，聚氯乙烯(PVC) 50mg,葵二 酸二辛酯(DOS) 100mg溶于2mL重蒸的四氢呋喃溶液中,充分溶解，配置成无色透明的溶液；(2) .将透明溶液0.2mL用微量注射器注入高速旋转的石英片上，旋流0.5min成薄膜， 晾干0.5h，备用；(3) .将涂有薄膜的石英片和另一个空白的石英片密封一个小的气室，然后固定在测量 荧光薄膜的支架上检测其荧光强度为304nm，接着用注射器注入未知浓度的甲烷气体100mL， 甲垸就会被穴番-A包合，再次检测它的荧光强度为231nm;(4) 穴番-A包合甲烷后荧光强度降低，根据实验数据计算出包合甲烷前后的荧光强度 比值为1.31，对照标准曲线得知甲烷含量约为5% (见图2、图3)。权利要求1、，其特征在于依次包括如下步骤(1)依次将穴番-A、聚氯乙烯和葵二酸二辛酯溶于重蒸的四氢呋喃溶液中，制成无色透明的溶液；所述试剂用量分别为穴番-A为2.5-10μmoL，聚氯乙烯50mg，葵二酸二辛酯100mg，四氢呋喃2mL；(2)将上述制备成的透明溶液0.1-0.3mL用微量注射器注入高速旋转的石英片上，旋流成薄膜，晾干，备用；(3)将涂有薄膜的石英片在甲烷气体环境中放置片刻，甲烷被穴番-A包合；(4)将包合甲烷的石英片用荧光仪进行检测，根据荧光强度变化和工作曲线确定甲烷含量。2、 如权利要求1所述的检测甲烷的方法，其特征在于所述步骤(1 )中穴番-A用量为5RiioL。3、 如权利要求1所述的检测甲烷的方法，其特征在于所述步骤(2)中透明溶液的用量 为0.2mL。全文摘要本专利技术公开了，是把发荧光的主体分子穴番-A采用旋流技术，制备成韧性好的薄膜，甲烷气体直接与其作用，被穴番-A分子的空腔包合，根据包合前后荧光光谱的变化检测甲烷的含量。采用旋流技术制备成的主体分子穴番-A薄膜与甲烷的作用，克服了已有技术甲烷在有机溶液中的溶解度不高和有机溶剂易挥发的缺陷。该方法对甲烷气体有选择性，且成本较低，操作简单，响应速度快，可用于甲烷气体的检测。文档编号G01N21/64GK101183076SQ20071018546公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日专利技术者双少敏, 张建彪, 张彩红, 川 董 申请人:山西大学 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜荧光检测甲烷的方法，其特征在于依次包括如下步骤：（１）依次将穴番－Ａ、聚氯乙烯和葵二酸二辛酯溶于重蒸的四氢呋喃溶液中，制成无色透明的溶液；所述试剂用量分别为：穴番－Ａ为２．５－１０μｍｏＬ，聚氯乙烯５０ｍｇ，葵二酸二辛酯１００ｍｇ，四氢呋喃２ｍＬ；（２）将上述制备成的透明溶液０．１－０．３ｍＬ用微量注射器注入高速旋转的石英片上，旋流成薄膜，晾干，备用；（３）将涂有薄膜的石英片在甲烷气体环境中放置片刻，甲烷被穴番－Ａ包合；（４）将包合甲烷的石英片用荧光仪进行检测，根据荧光强度变化和工作曲线确定甲烷含量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张彩红，张建彪，双少敏，董川，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]