氧传感器荧光膜的制作方法、氧传感器荧光膜及氧传感器技术

氧传感器荧光膜的制作方法、氧传感器荧光膜及氧传感器，该方法包括如下步骤：S1：将有机溶剂、聚合物基质、荧光指示剂及具有多孔结构的纳微米颗粒均匀混合，以形成荧光层混合溶液；S2：提供一基底，将所述荧光层混合溶液固化于所述基底上，以在所述基底上形成荧光层；S3：在所述荧光层远离所述基底的一侧形成遮光透气层。该方法制作的氧传感器能够提高荧光指示剂在载体上的负载量、分散程度，以及提高该氧传感器荧光膜的氧渗透率。传感器荧光膜的氧渗透率。传感器荧光膜的氧渗透率。

【技术实现步骤摘要】
氧传感器荧光膜的制作方法、氧传感器荧光膜及氧传感器


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其是一种氧传感器荧光膜的制作方法、氧传感器荧光膜及氧传感器。

技术介绍

[0002]在生物、医学、环境、工业过程等诸多领域需要对气态氧或溶解氧浓度进行测定。
[0003]与传统氧传感技术相比，基于荧光猝灭效应的荧光
‑
氧传感技术具有响应速度快、平衡时间短、测试过程不消耗氧、可低温工作等特性。由于以上优点，荧光氧传感器在国际上已被广泛用于化学、生物、临床医学及环境监测等领域中。
[0004]荧光猝灭效应主要是利用氧对某些荧光物质的荧光有猝灭作用，根据荧光强度或者猝灭时间判定氧含量。荧光
‑
氧传感器的关键部件为可产生荧光发射的荧光氧敏感膜材料。敏感膜通常是采用将荧光化合物包埋在固体基质中、然后涂布成膜的方法形成的。
[0005]技术的发展对于荧光
‑
氧传感器的响应速度的要求越来越高。基于上述原理及结构，荧光指示剂分子在载体上的负载量、分散程度以及成膜有机基质的氧渗透率是制约荧光
‑
氧传感器响应速度提高的关键。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种氧传感器荧光膜的制作方法、氧传感器荧光膜及氧传感器，该方法制作的氧传感器能够提高荧光指示剂在载体上的负载量、分散程度，以及提高该氧传感器荧光膜的氧渗透率。
[0007]本专利技术提供了一种氧传感器荧光膜的制作方法，包括如下步骤：
[0008]S1：将有机溶剂、聚合物基质、荧光指示剂及具有多孔结构的纳微米颗粒均匀混合，以形成荧光层混合溶液；
[0009]S2：提供一基底，将所述荧光层混合溶液固化于所述基底上，以在所述基底上形成荧光层；
[0010]S3：在所述荧光层远离所述基底的一侧形成遮光透气层。
[0011]进一步地，在形成荧光层混合液时，该方法还包括：
[0012]将所述聚合物基质溶于所述有机溶液中，将荧光指示剂溶于所述聚合物基质的溶液内，以形成聚合物基质及荧光指示剂的混合溶液；
[0013]将具有多孔结构的纳微米颗粒置于所述聚合物基质及荧光指示剂的混合溶液内。
[0014]进一步地，所述荧光指示剂为PtOEP、PtOEPK或PtTFPP铂卟啉类配合物、三(2，2
’‑
联吡啶)钌(Ⅱ)络合物、三(1，10
‑
邻菲咯啉)钌(Ⅱ)络合物、三(4.7
‑
二苯基
‑
1.10
‑
邻菲咯啉)钌(Ⅱ)络合物或三(5
‑
氨基
‑
1,10
‑
邻菲咯啉)钌(Ⅱ)中的一种或多种。
[0015]进一步地，所述聚合物基质为MQ树脂、醋酸丁酸纤维素、聚三氟丙基甲基硅氧烷或聚三甲基硅
‑1‑
丙炔中的一种或多种。
[0016]进一步地，具有多孔结构的所述纳微米颗粒为聚四氟乙烯粉末、玻璃纤维粉末，气
相二氧化硅粉末，沸石粉末的一种或多种。
[0017]进一步地，所述聚合物基质与具有多孔结构的所述纳微米颗粒的质量比为10:1
‑
10:8；所述聚合物基质与所述荧光指示剂的质量比为100:1
‑
100:10；所述荧光指示剂与所述有机溶剂的质量比为1:100
‑
1:800。
[0018]进一步地，在形成遮光透气层时，该方法包括：将有机硅橡胶与固化剂均匀混合，并加入炭黑均匀搅拌以形成遮光透气层混合物，将所述遮光透气层混合物涂覆于所述荧光层远离所述基底的一侧上，并在室温下固化，以形成所述遮光透气层。
[0019]进一步地，所述基底的厚度为50
‑
300μm，所述荧光层的厚度为10
‑
100μm，所述遮光透气层的厚度为0.05
‑
1mm。
[0020]本专利技术还提供了一种氧传感器荧光膜，由上述的氧传感器荧光膜的制作方法制作而成。
[0021]本专利技术还提供了一种氧传感器，包括上述的氧传感器荧光膜。
[0022]在本专利技术中，通过在荧光层内添加具有多孔结构的纳微米颗粒，以在微观结构上对氧传感器荧光膜的特性进行改变。具体地，纳微米颗粒能够对聚合物基质进行包覆，对聚合物的团聚起到减弱的作用，同时，聚合物基质表面包覆的纳微米颗粒使得聚合物基质吸附水的能力遮蔽降低了表面张力，更加不易聚集。进一步地，由于具有多孔结构的纳微米颗粒具有多孔性和高透气性，这能够提高整个氧传感器荧光膜的气体渗透性；进一步地，具有多孔结构的纳微米颗粒能够与聚合物基质之间形成丰富的高透气性的两相界面，能够增强荧光层的气体分子透过性；进一步地，荧光指示剂吸附在微纳米颗粒上，减缓荧光指示剂在使用过程中流失，而且可使氧敏感荧光膜具有较高的灵敏度和良好的稳定性；进一步地，具有多孔结构的纳微米颗粒能够为荧光层提供巨大的内比表面，小分子的荧光指示剂能够吸附于该巨大的表面上，这一方面能够容纳更多的荧光指示剂，另一方面也能够提高荧光指示剂分子的分散性，避免荧光指示剂之间的能量转换，提高荧光激发强度；进一步地，通过直接刮涂的方式，能够使得荧光层更好地成型，减少荧光层内各成分的梯度分布。因此，该氧传感器荧光膜能够提高荧光指示剂在载体上的负载量、分散程度，以及提高该氧传感器荧光膜的氧渗透率，从而提高了荧光信号强度以及荧光效应对氧浓度的响应速度和灵敏度。
[0023]进一步地，本专利技术采用透明有机硅橡胶中加入炭黑和无机填料制备遮光透气层，保证氧气传递的同时阻隔其他光信号和污染物的干扰，使用四面涂膜仪进行涂覆可以控制保护层厚度，制备薄层保护层以减小氧传感膜的厚度。氧传感膜的厚度薄体积小，有利于进一步应用于小型化氧气检测器件，完善的保护结构能够防水抗污染，每片传感膜之间差异性小，膜片随时更换也不影响氧传感器的测量精度。
[0024]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0025]图1所示为本专利技术实施例提供的氧传感器荧光膜的制作方法的各步骤的流程示意图。
[0026]图2所示为本专利技术提供的氧传感器荧光膜在加入不同的微纳米颗粒后，氧传感器荧光膜的相位变化。
[0027]图3所示为加入不同含量的玻纤对氧传感器荧光膜的性能的影响。
[0028]图4所示为本专利技术实施例提供的氧传感器荧光膜的结构示意图。
具体实施方式
[0029]为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。
[0030]本专利技术提供了一种氧传感器荧光膜的制作方法、氧传感器荧光膜及氧传感器，该氧传感器能够提高荧光指示剂在载体上的负载量、分散程度，以及提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧传感器荧光膜的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：将有机溶剂、聚合物基质、荧光指示剂及具有多孔结构的纳微米颗粒均匀混合，以形成荧光层混合溶液；S2：提供一基底，将所述荧光层混合溶液固化于所述基底上，以在所述基底上形成荧光层；S3：在所述荧光层远离所述基底的一侧形成遮光透气层。2.根据权利要求1所述的氧传感器荧光膜的制作方法，其特征在于：在形成荧光层混合液时，该方法还包括：将所述聚合物基质溶于所述有机溶液中，将荧光指示剂溶于所述聚合物基质的溶液内，以形成聚合物基质及荧光指示剂的混合溶液；将具有多孔结构的纳微米颗粒置于所述聚合物基质及荧光指示剂的混合溶液内。3.根据权利要求1所述的氧传感器荧光膜的制作方法，其特征在于：所述荧光指示剂为PtOEP、PtOEPK或PtTFPP铂卟啉类配合物、三(2，2
’‑
联吡啶)钌(Ⅱ)络合物、三(1，10
‑
邻菲咯啉)钌(Ⅱ)络合物、三(4.7
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二苯基
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1.10
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邻菲咯啉)钌(Ⅱ)络合物或三(5
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氨基
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1,10
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邻菲咯啉)钌(Ⅱ)中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的氧传感器荧光膜的制作方法，其特征在于：所述聚合物基质为MQ树脂、醋酸丁酸纤维素、聚三氟丙基甲基硅氧烷或聚三甲基硅

【专利技术属性】
技术研发人员：宋远强，蔡剑，宋付膑，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，
类型：发明
国别省市：