一种多孔氧化锌传感器、制备方法和应用技术

本申请公开了一种传感器、制备方法和应用该传感器。该传感器包含ZnO纳米材料；颗粒大小为1

【技术实现步骤摘要】
一种多孔氧化锌传感器、制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种多孔氧化锌传感器、制备方法和应用，属于纳米多孔材料的定量分析方法


技术介绍

[0002]食品安全问题一直是政府和社会关注的热点。在食品储存和运输过程中，食物的腐烂和衰败不可避免。伴随着衰败和微生物的代谢，可引起食品化学组成的变化，并产生多种腐败性产物，因此，直接测定这些腐败产物就可作为判断食品质量的依据。目前国标中用于评价肉质鲜度的唯一理化指标是挥发性盐基总氮(total volatile basic nitrogen，TVBN)，即在腐败过程中蛋白质分解而产生氨及有机胺类等碱性含氮物质。氨是氨基酸在脱氨酶的作用下产生的；腐胺(丁二胺)和尸胺(戊二胺)为最典型的挥发性生物胺，由氨基酸脱羧作用产生，也是肉类因腐烂产生臭味的来源；海鲜类食物在衰败的过程中，会大量释放出甲胺、三乙胺、二乙胺等生物胺；此外，酪胺和组胺也是最为常见的挥发性生物胺，酪氨酸在脱氨酶作用下产生酪胺，组氨酸脱胺产生组胺。食品安全国家标准GB2733-2015鲜、冻动物性水产品中明确规定，海水鱼虾的挥发性盐基氮含量需低于30mg/100g，淡水鱼虾的挥发性盐基氮含量需低于20mg/100g，一般的海水鱼类组胺含量需低于20mg/100g。食品安全国家标准GB2707-2005鲜(冻)畜肉卫生标准中明确规定肉类的挥发性盐基氮含量需低于15mg/100g。因此发展一种有效检测挥发类盐基总氮含量的方法以估量食品新鲜程度很有必要。
[0003]传统的食品中挥发性盐基总氮的测定方法主要有半微量定氮法、自动凯氏定氮仪法、微量扩散法，均需复杂的样品前处理和精准滴定的实验操作，存在着样品处理复杂、操作复杂、便携性差等缺点。一种更精确、方便和易操作测定食物中挥发性盐基总氮含量的方法迫在眉睫。近年来，化学气体传感器的迅速发展使精准迅速检测挥发性盐基总氮含量成为可能。施毅团队开发了聚苯胺传感器室温对5ppmNH3、腐胺和尸胺分别具有225％、47％和16％的响应，且对实际样的牛肉、鸡肉和鱼肉都可以有明显检测效果，但是仍然存在着室温响应较慢、传感器对腐胺尸胺的灵敏度有待提升的问题；杨萍组制备了C-N/SnO2/ZnO/Au材料用于280℃时灵敏检测三乙胺(5ppm,R
a
/R
g
＝14)，响应恢复迅速(～10s)，测得实际鱼肉七天内浓度的线性曲线良好，但是贵金属金元素的应用，限制了此类传感器的大批量生产使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术采用多孔氧化锌为材料，制备步骤简单，成本低廉，制备的传感器可实现对挥发性盐基总氮的高选择性、高稳定性、高灵敏度检测，推动了日常蛋白质食品新鲜度的检测。
[0005]本专利技术的目的是提供一种挥发性盐基总氮的传感器，能够排除非氮类有机物的干扰，在高温环境下均具有高选择性和高灵敏度，且具有很好的响应回复性和重复性，能够实
现在多种干扰气体存在的情况下对微量挥发性胺的检测需求。
[0006]根据本申请的第一个方面，提供一种传感器。该传感器含有多孔氧化锌，此种氧化锌具有多孔介孔结构、较大孔隙、均一稳定的纳米形貌，较大的比表面积，相互连接的孔洞网络为气体扩散和质量输运提供了丰富的通道，有利于气体的吸附和解离，提供更大的接触面积和反应活性位点。该传感器的传感原理是利用吸附在氧化锌表面的活泼氧物种与挥发性胺发生的氧化还原反应引起的电子传递，从而引起电阻变化。电阻的变化值与挥发性胺的浓度在一定范围内成正比例关系。
[0007]一种传感器，所述传感器包含ZnO纳米材料；
[0008]所述ZnO纳米材料的颗粒大小为1-20μm；
[0009]所述ZnO纳米材料具有多孔结构；
[0010]所述ZnO纳米材料具有介孔，介孔大小为2-50nm；
[0011]所述ZnO纳米材料的比表面积为10-200m2/g。
[0012]可选地，所述ZnO纳米材料的颗粒大小为2-5μm；
[0013]所述ZnO纳米材料具有多孔结构；
[0014]所述ZnO纳米材料具有介孔，介孔大小为2-30nm；
[0015]所述ZnO纳米材料的比表面积为15-150m2/g。
[0016]可选地，所述ZnO纳米材料的颗粒大小独立地选自1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0017]可选地，所述ZnO纳米材料的的介孔大小独立地选自2nm、5nm、8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0018]可选地，所述ZnO纳米材料的比表面积独立地选自10m2/g、50m2/g、20m2/g、30m2/g、40m2/g、50m2/g、60m2/g、80m2/g、100m2/g、120m2/g、140m2/g、150m2/g、160m2/g、180m2/g、200m2/g中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0019]可选地，所述ZnO纳米材料的制备方法包括：
[0020]将含有锌源和多元醇的混合物进行水热反应，得到中间产物，该中间产物在可溶性锌盐的水溶液中水解，水解产物经焙烧，得到所述ZnO纳米材料。
[0021]本申请的氧化锌是通过锌源和多元醇的水溶液经高温水热，水解，最后焙烧得到的多孔氧化锌微球，直径为2-5μm，表面具有微孔。
[0022]根据本申请的第二个方面，提供一种传感器的制备方法。
[0023]可选地，将ZnO纳米材料在溶剂中分散均匀形成悬浊液，移取悬浊液在基底上制备成膜，干燥，得到所述传感器。
[0024]可选地，所述悬浊液的浓度为0.1-30mg/mL。
[0025]可选地，所述溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、乙腈中的至少一种。
[0026]可选地，所述移取悬浊液的体积为5-200μL。
[0027]可选地，所述基底选自陶瓷管、金叉指电极、ITO电极中的一种。
[0028]可选地，所述干燥的条件为：干燥温度50℃，干燥时间30min。
[0029]根据本申请的第三个方面，提供一种上述传感器、上述传感器的制备方法制备的传感器在挥发性胺的传感测试中的应用。
[0030]可选地，所述挥发性胺包括氨气、腐胺、尸胺、精胺、亚精胺、酪胺、三乙胺、二乙胺、三甲胺中的至少一种。
[0031]可选地，包括以下步骤：
[0032](1)确定传感器的工作温度；
[0033](2)建立挥发性胺的标准工作曲线；
[0034](3)将待测样品处理后，测定其在传感器的响应值，通过标准工作曲线得到其相应的含量。
[0035]根据本申请的第四个方面，提供一种上述传感器、上述传感器的制备方法制备的传感器在发性盐基总氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器，其特征在于，所述传感器包含ZnO纳米材料；所述ZnO纳米材料的颗粒大小为1-20μm；所述ZnO纳米材料具有多孔结构；所述ZnO纳米材料具有介孔，介孔大小为2-50nm；所述ZnO纳米材料的比表面积为10-200m2/g。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述ZnO纳米材料的制备方法包括：将含有锌源和多元醇的混合物进行水热反应，得到中间产物，该中间产物在可溶性锌盐的水溶液中水解，水解产物经焙烧，得到所述ZnO纳米材料。3.权利要求1-2任一项所述的传感器的制备方法，其特征在于，将ZnO纳米材料在溶剂中分散均匀形成悬浊液，移取悬浊液在基底上制备成膜，干燥，得到所述传感器。4.根据权利要求3所述的传感器的制备方法，其特征在于，所述悬浊液的浓度为0.1-30mg/mL；优选地，所述溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、乙腈中的至少一种；优选地，所述移取悬浊液的体积为5-200μL；优选地，所述基底选自陶瓷管、金叉指电极、ITO电极中的一种；优选地，所述干燥的条件为：干燥温度30-60℃，干燥时间20-120min。5.权利要求1-2任一项所述的传感器、权利要求3-4任一项所述的传感器制备方法制备的传感器在挥发性胺的传感测试中的应用。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述挥发性胺包括氨气、腐胺、尸胺、精胺、亚精胺、酪胺、三乙胺、二乙胺、三甲胺中的至少一种；优选地，包括以下步骤：(1)确定传感器的最佳工作温度；(2)建立挥发性胺的标准工作曲线；(3)将待测样品处理后，测定其在传感器的响应值，通过标准工作曲线得到其相应的含量。7.权利要求1-2任一项所述的传感器、权利要求3-4任一项所述的传感器制备方法制备的传感器在挥发性盐基总氮浓度测定中的应用。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定传感器的最佳工作温度；(2)建立挥发性胺的标准工作曲线；(3)对待测样品预处理后，测定其在传感器的响应值，通过标准工作曲线得到其相应的挥发性盐基总氮浓度。9.权利要求1-2任一项所述的传感器、权利要求3-4任一项所述的传感器制备方法制备的传感器在食品腐烂检测中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定传感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亮，胡琪，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：