一种复合纳米传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种复合纳米传感器及其制备方法和应用，该复合纳米传感器包括氧化银纳米颗粒/聚苯胺纳米复合材料修饰电极；所述氧化银纳米颗粒/聚苯胺纳米复合材料包括氧化银纳米颗粒和聚苯胺纤维，所述氧化银纳米颗粒镶嵌在所述聚苯胺纤维的结构表面。本发明专利技术提供的复合纳米传感器用于鱼肉的储运环境中，能够很好的检测鱼肉新鲜度，实时在线监控鱼肉品质安全。全。

【技术实现步骤摘要】
一种复合纳米传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及农产品无损检测领域，尤其涉及一种复合纳米传感器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于鱼肉高营养、高水分活度、大量的微生物附着和接近中性的pH值等条件，生鲜鱼肉在储运过程中极易腐败变质。生鲜鱼肉在运输过程中的腐损率高，一方面折损过高增加了销售的成本；另一方面品质下降降低了售价且增加了食源性疾病的风险。随着居民消费水平大幅提高，对饮食消费上的诉求进一步提高，如何确保生鲜鱼肉产品安全、快速、高效地到达消费者手中是亟需解决的问题。因此对生鲜鱼肉产品在运输过程中的新鲜度实时无损检测是至关重要的。
[0003]挥发性盐基氮(TVB
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N)表示食品中的蛋白质在微生物和酶的作用下分解所产生的挥发性含氮物质(三甲胺、二甲胺与氨气等碱性含氮化合物)的总量，是评价水产品新鲜度的重要指标之一。新鲜度检测的主要方法：国标检测法(包括蒸馏滴定法、微量扩散法、半微量定氮法)，紫外
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可见光光谱法，荧光法以及气敏电极法。国标检测法虽然能够精确地检测新鲜度各个指标，但是需要对样品预处理，操作复杂，测量速度慢，多用于实验室理化指标分析；紫外
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可见光光谱法与荧光法检测新鲜度需要大量的数据处理，检测耗时且大多智能实现定性分析，检测精度不够；气敏电极法如电子鼻、电子舌等虽然可以实现快速无损检测，但存在灵敏度低、稳定性差，易受到其他特征气体以及环境因素的干扰等不足，且数据处理复杂。水产品储运过程中产生的挥发性化合物成分复杂，目前的无损检测法难以对TVB
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N检出；同时，TVB
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N易受储运环境如温度、湿度与pH的影响，因此，实现TVB
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N的快速无损检测是新鲜度检测领域的一大难题。
[0004]纳米材料的小尺寸效应﹑表面效应及结构的可设计性，能够改善电极表面微化学性能，使电极的传感性能优于传统电极。由于纳米材料具有极高的表面积/体积比利于气体的吸附与扩散，而良好的导电性使纳米材料成为检测微量气体的首选材料之一。针对TVB
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N分子的化学和物理特性，将各种纳米材料如金属纳米颗粒、金属氧化物纳米材料进行可控合成，探索TVB
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N检测化学修饰电极的新型纳米复合材料，并用于组装TVB
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N检测的修饰电极，对于提高TVB
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N的检测灵敏度与抗干扰性具有重要意义。尽管有关新鲜度无损检测的专利和报道较多，但是将这些纳米传感器用于TVB
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N的无损检测的研究较少。此外，将氧化银纳米颗粒/聚苯胺复合物为传感材料作的新鲜度传感器用于鱼肉储运环境仍未见报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种复合纳米传感器及其制备方法和应用。本专利技术提供的复合纳米传感器用于鱼肉的储运环境中，能够很好的检测鱼肉新鲜度，实时在线监控鱼肉品质安全。
[0006]本专利技术提供一种复合纳米传感器，包括氧化银纳米颗粒/聚苯胺纳米复合材料修饰电极；所述氧化银纳米颗粒/聚苯胺纳米复合材料包括氧化银纳米颗粒和聚苯胺纤维，所
述氧化银纳米颗粒镶嵌在所述聚苯胺纤维的结构表面。本专利技术中，所述复合纳米传感器采用氧化银纳米颗粒/聚苯胺复合纳米材料修饰电极，作为检测鱼肉新鲜度的传感器用于鱼肉的储运环境中，能够更好的实时在线监控鱼肉品质安全。
[0007]根据本专利技术提供的复合纳米传感器，所述氧化银纳米颗粒的形貌结构选自立方体、边角截断八面体和六足体中的一种或多种。
[0008]根据本专利技术提供的复合纳米传感器，所述氧化银纳米颗粒/聚苯胺复合物中，所述氧化银纳米颗粒的质量含量为20％～50％。
[0009]本专利技术中，通过控制反应条件来调节氧化银纳米颗粒的形貌，并选取了最佳氧化银形貌与氧化银/聚苯胺配比，尤其是将氧化银纳米颗粒与聚苯胺质量比控制在1:2～1:4的范围内，能够进一步提高纳米复合材料对氨气的敏感性，使得制备的电极具有更低的检测限。
[0010]根据本专利技术提供的复合纳米传感器，所述聚苯胺纤维为盐酸质子酸掺杂的翠绿亚胺盐。本专利技术中，通过采用盐酸质子酸掺杂的翠绿亚胺盐的聚苯胺纤维，使聚苯胺呈现p型半导体的特征，从而与n型半导体氧化银纳米颗粒构成p/n结，促进电极的电荷迁移，有利于对氨气响应灵敏度的提高。
[0011]根据本专利技术提供的复合纳米传感器，所述氧化银纳米颗粒/聚苯胺复合物覆盖在金叉指电极的PET基体上。
[0012]根据本专利技术提供的复合纳米传感器，还包括测量电路模块、微控制器、无线传输模块、电源模块和上位机。
[0013]本专利技术中，将氧化银纳米颗粒/聚苯胺复合纳米材料作为检测TVB
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N的传感材料，将传感材料涂覆在金叉指电极的PET基体上，制得电阻型TVB
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N传感器；测量电路模块通过在空气和以空气为背景的TVB
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N气体氛围下，分别测定氧化银纳米颗粒/聚苯胺复合纳米材料修饰电极的电阻值变化得到电信号；电信号通过无线传输模块转换为数字信号，传输到微处理器模块；微处理器模块将测量数据传输到上位机；电源模块实现对上述各个模块的供电，供电电压为3.3V
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5.0V。
[0014]本专利技术还提供所述复合纳米传感器的制备方法，包括：
[0015]1)将硝酸银溶液、氨水与氢氧化钠溶液混合，进行后处理，得到氧化银纳米颗粒；
[0016]2)将苯胺单体与氧化剂混合，进行原位聚合反应，得到聚苯胺；
[0017]3)将所述氧化银纳米颗粒、所述聚苯胺和间甲酚溶液混合，滴涂到金叉指电极的PET基体上，经干燥得到氧化银纳米颗粒/聚苯胺纳米复合材料修饰电极。
[0018]根据本专利技术提供的所述复合纳米传感器的制备方法，步骤1)中，先将硝酸银溶液与氨水在室温下混合，超声处理1～2min，然后在30～40℃下加入氢氧化钠溶液，磁力搅拌处理60～100min；优选的，所述硝酸银溶液0.15～0.3mol/L，优选为0.2mol/L；所述氨水的浓度为0.05～0.2mol/L，优选为0.1mol/L；所述氢氧化钠溶液的浓度为0.125～1.5mol/L，优选为0.125mol/L、1mol/L或1.5mol/L；所述硝酸银溶液与所述氢氧化钠溶液的体积比为1～1.5:8～12，优选为1.25:10。
[0019]根据本专利技术提供的所述复合纳米传感器的制备方法，步骤2)中，所述氧化剂为过硫酸铵，所述苯胺单体与所述过硫酸铵的摩尔比为1:0.5～3，优选为1:1，反应温度0～5℃，反应时间12h，反应在酸性条件下进行；和/或，步骤3)中，所述氧化银纳米颗粒与所述聚苯
胺的质量比为1:1～4。
[0020]本专利技术中，通过控制氧化银纳米颗粒合成的反应条件、原料及用量等参数在上述优选比例，能够更好的得到粒径均匀，形貌统一的氧化银纳米颗粒；同时，通过机械混匀氧化银纳米颗粒和聚苯胺，能够最大限度的保持氧化银纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合纳米传感器，其特征在于，包括氧化银纳米颗粒/聚苯胺纳米复合材料修饰电极；所述氧化银纳米颗粒/聚苯胺纳米复合材料包括氧化银纳米颗粒和聚苯胺纤维，所述氧化银纳米颗粒镶嵌在所述聚苯胺纤维的结构表面。2.根据权利要求1所述的复合纳米传感器，其特征在于，所述氧化银纳米颗粒的形貌结构选自立方体、边角截断八面体和六足体中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的复合纳米传感器，其特征在于，所述氧化银纳米颗粒/聚苯胺复合物中，所述氧化银纳米颗粒的质量含量为20％～50％。4.根据权利要求1所述的复合纳米传感器，其特征在于，所述聚苯胺纤维为盐酸质子酸掺杂的翠绿亚胺盐。5.根据权利要求1～4任一项所述的复合纳米传感器，其特征在于，所述氧化银纳米颗粒/聚苯胺复合物覆盖在金叉指电极的PET基体上。6.根据权利要求1～5任一项所述的复合纳米传感器，其特征在于，还包括测量电路模块、微控制器、无线传输模块、电源模块、上位机。7.权利要求1～6任一项所述复合纳米传感器的制备方法，其特征在于，包括：1)将硝酸银溶液、氨水与氢氧化钠溶液混合，进行后处理，得到氧化银纳米颗粒；2)将苯胺单体与氧化剂混合，进行原位聚合反应，得到聚苯胺；3)将所述氧化银纳米颗粒、所述聚苯胺和间甲酚溶液混合，滴涂到金叉指电极的PET基体上，经干燥得...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳然，史策，吉增涛，杨信廷，
申请(专利权)人：北京农业信息技术研究中心，
类型：发明
国别省市：