[發明專利]寡聚噻吩熒光傳感薄膜的制備方法及在檢測甲醛氣體中的應用

無效

• 申請號: 200910020808.5
• 申請日: 2009-01-05
• 公開（公告）號: CN101477054A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 房喻;劉太宏;何剛;楊美妮;張媛
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司
• 代理人: 申忠才

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及到寡聚噻吩熒光傳感薄膜的制備方法及其在檢測甲醛氣體中的應用。

背景技術

近年來，隨著科學技術的進步，人們的健康觀念日益提高，生態環境保護意識逐漸增強，對環境污染物的監測設備和檢測方法的研究開發也越來越重視。傳感器是環境檢測設備的關鍵部件，而傳感材料則是傳感器的核心。常用傳感器有均相傳感器、薄膜傳感器兩種，相對于均相(溶液)傳感器，在多數情況下，薄膜傳感器具有可重復使用、基本不污染待測體系、易于器件化等優點。在光學傳感薄膜中已有的多是半導體薄膜、熒光高分子薄膜，以及染料摻雜(或染料修飾)高分子或氧化物薄膜等。其中以共軛熒光高分子或寡聚物作為傳感元素的研究倍受人們重視。聚噻吩及其衍生物是一類典型的熒光活性共軛高分子，具有較高的熒光量子產率、適中的能隙、較寬的光譜響應，以及良好的環境和熱穩定性等優點，已經在生物化學傳感器、光學顯示器、微納米光電子材料中獲得重要應用。不同于聚噻吩及其衍生物，寡聚噻吩的聚合度和聚合位置皆可調控，產物往往具有確定的分子量和很高的純度，其所具有的特異光、電性能和富電子結構引起了研究人員的廣泛關注，并被用于電化學能量儲存、電化學傳感器、有機薄膜場效晶體管及有機發光二極管的制備與研究。

共軛熒光高分子具有一系列突出的優點，例如：因整個分子主鏈為共軛結構，允許光激發電子在鏈上迅速流動，具有所謂的“分子導線效應”。對被檢測分子往往表現為“一點接觸、多點響應”，呈現出顯著的“信號放大效應”。基于共軛熒光高分子的這些特點，可以建立高效、高靈敏度分析傳感平臺，并將其應用于基因檢測、蛋白質酶活性測定、抗原抗體識別以及細菌測定等。共軛熒光寡聚物與共軛熒光高分子性質相近，因此，將共軛熒光寡聚物固定于基質表面，實現傳感器薄膜化或者顆粒化，就有可能解決傳感器的重復使用問題，也為傳感器的陣列化、芯片化奠定基礎。這已經成為共軛熒光寡聚物傳感應用研究的一個重要方向。傳統的將共軛熒光高分子或寡聚物固定于基質表面的方法多是旋涂法、層層組裝法、溶膠-凝膠以及Langmuir-Blodget膜等物理方法。一般來講，以這些物理方法制備的薄膜，均存在化學穩定性和熱穩定性不理想等問題，在溶液中使用時易發生熒光物質泄漏而污染待測體系等問題。特別是以旋涂法和層層組裝法所制備的薄膜在使用時還存在分析物在薄膜中的通透性問題。本發明的發明人所在的研究小組近年來一直致力于化學鍵合法制備此類傳感薄膜及其傳感性能的研究工作。實驗表明，將寡聚噻吩類共軛熒光分子化學鍵合到玻璃等基質表面是一種有效的制備熒光傳感薄膜材料的方法，通過該方法所得到的傳感薄膜，除了具有共軛熒光高分子特有的“分子導線效應”和“信號放大效應”特點外，還具有靈敏度高、選擇性好、不污染待測體系、性質穩定、使用壽命長、易于器件化等優點，對甲醛氣體表現出很高的檢測靈敏度和良好的選擇性。

甲醛是一種無色，有強烈刺激性氣味的揮發性有機化合物，是室內空氣污染的代表性物質，吸入或吸附會對人的皮膚、呼吸道、內臟和中樞神經等造成損害，并引起肺水腫、肝昏迷、腎衰竭等疾患。世界衛生組織已將甲醛列為可疑致癌物和致畸物，是變態反應源，長期接觸將導致基因突變。甲醛因其良好的反應活性和低廉的價格常被作為添加劑或者輔料廣泛應用在日常生活用品生產中。目前，甲醛污染主要集中在居室、紡織品和食品中，隨著人們生活水平的日益提高，室內裝修的頻度和水準也日益提高，室內裝飾材料的大量使用，各類人造板材家具、合成紡織品以及廚房內產生的油煙等都是室內甲醛氣體的主要來源。我國政府規定工廠車間內甲醛的最高允許濃度為3mg/m³，I類民用建筑內甲醛的最高允許濃度為0.08mg/m³。此外，不同于其它污染，甲醛污染還具有持續時間長、不易消除，且在較低濃度時不易察覺等特點。因此，檢測甲醛，特別是室內甲醛氣體的靈敏檢測已經引起了人們的高度關注。

已經報道的甲醛氣體檢測方法主要包括分光光度法、催化動力學光度法、電化學法、色譜法等。到目前為止，還沒有一種較為理想的廉價的甲醛現場快速檢測方法。而且這些方法還存在靈敏度低、選擇性不高或儀器昂貴、操作過程復雜等問題，難以推廣使用，因此建立即時、在線、直觀、可靠的廉價甲醛檢測方法，對于促進甲醛檢測技術進步、提高人民身體健康水平等都具有十分重要的意義。