[發(fā)明專利]一類多孔有機(jī)聚合物基底膜、其制備方法及在臭氧可視化監(jiān)測中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010319679.6
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111454411A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張振杰;閆東;陳瑤;張賽男
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: C08G12/08
• 分類號: C08G12/08;G01N21/78
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及到一類多孔有機(jī)聚合物基底膜的制備及其在臭氧可視化監(jiān)測中的應(yīng)用。該類多孔有機(jī)聚合物基底膜主要包括作為載體的基底和負(fù)載于基底上的多孔有機(jī)聚合物。該類多孔有機(jī)聚合物的特點(diǎn)是含有氮元素基團(tuán)，由該類的多孔有機(jī)聚合物材料制備的基底膜能夠與空氣中的臭氧發(fā)生反應(yīng)，使材料本身的顏色發(fā)生迅速改變。具有可視化程度高、檢測限低、環(huán)境適應(yīng)性良好等優(yōu)點(diǎn)。并且這類基底膜在經(jīng)過堿液的浸泡或者熏蒸后能夠?qū)㈩伾謴?fù)，依然保持原來材料的結(jié)晶性，從而可以達(dá)到重復(fù)利用的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空氣中的污染物監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及到一類多孔有機(jī)聚合物基底膜、其制備方法及對臭氧的可視化監(jiān)測應(yīng)用。

背景技術(shù)

臭氧是主要的空氣污染物之一。近年來，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，許多國家都存在著明顯的臭氧污染，長期接觸臭氧會(huì)對人體產(chǎn)生嚴(yán)重的肺部損傷并增加罹患呼吸道疾病的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)國際臭氧協(xié)會(huì)(IOA)規(guī)定，工作人員只能在0.1ppm濃度的臭氧下連續(xù)工作8小時(shí)，一旦超過這個(gè)界限就會(huì)對人體產(chǎn)生毒害。另外，在一些密閉的空間內(nèi)，例如機(jī)艙、帶打印機(jī)和復(fù)印機(jī)的辦公室、醫(yī)院、水處理廠等地點(diǎn)也會(huì)存在臭氧污染，從而對人類的健康產(chǎn)生影響。

目前監(jiān)測臭氧的方法主要是利用金屬氧化物對臭氧進(jìn)行降解，通過金屬表面在水分的存在下與臭氧發(fā)生反應(yīng)，然后通過儀器監(jiān)測計(jì)算數(shù)據(jù)得到結(jié)果。例如使用氧化鋅作為臭氧監(jiān)測物，通過其本身半導(dǎo)體的特性，然后電信號的傳輸來計(jì)算監(jiān)測臭氧。但是目前研究的這些方法測試都需要借助儀器來分析，有些還需要特定的條件，無法直接通過材料本身的特點(diǎn)例如顏色改變來簡便的監(jiān)測空氣中臭氧的存在，這無疑不利于生活的實(shí)用性和便利性。所以開發(fā)新型的能夠可視化監(jiān)測臭氧的新材料具有重要意義。

多孔有機(jī)聚合物材料是具有有序或無序的孔道結(jié)構(gòu)的材料，其特點(diǎn)是具有較高的比表面積，并且材料穩(wěn)定性好，具有多孔性。而具有這種性質(zhì)的材料通常作為氣體的吸附劑來應(yīng)用到生活中的各個(gè)方面。但是臭氧本身并不穩(wěn)定，它會(huì)與水蒸氣反應(yīng)放出氧氣和產(chǎn)生氫離子，所以即使吸附在多孔材料中也并不能夠監(jiān)測臭氧的存在。而含氮元素的基團(tuán)作為電子受體，如果將其引入到多孔有機(jī)聚合物材料中，就能夠與臭氧和水反應(yīng)產(chǎn)生的氫離子反應(yīng)，將含有氮元素的基團(tuán)質(zhì)子化。而質(zhì)子化的氮元素基團(tuán)在光譜中會(huì)發(fā)生變化，使人眼可以輕易識別。并且質(zhì)子化反應(yīng)速度快，操作簡便，這樣就可以達(dá)到可視化監(jiān)測的目的。因此，本申請利用一類含有氮元素基團(tuán)的多孔有機(jī)聚合物來制備成基底膜對臭氧進(jìn)行可視化監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是開發(fā)一類多孔有機(jī)聚合物基底膜材料，對臭氧進(jìn)行可視化監(jiān)測，以解決現(xiàn)有材料無法簡單監(jiān)測臭氧、不利于生活實(shí)用性和便捷性的挑戰(zhàn)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下方案：

開發(fā)一類可以可視化監(jiān)測臭氧的多孔有機(jī)聚合物的基底膜材料，主要包括作為載體的基底和負(fù)載于基底上的多孔有機(jī)聚合物。

因此，本發(fā)明首先提供一種多孔有機(jī)聚合物基底膜，其特征在于，所述的基底膜包括作為載體的基底和負(fù)載于基底上的含氮元素基團(tuán)的多孔有機(jī)聚合物。

優(yōu)選的，上述含有的氮元素基團(tuán)為以下任意一種：

優(yōu)選的，所述多孔有機(jī)聚合物為：

優(yōu)選的，所述基底為玻璃板、云母片或含有表面修飾氨基且具有高機(jī)械強(qiáng)度的高分子膜中的任意一種。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述多孔有機(jī)聚合物孔徑從超微孔到介孔，范圍一般為0.2納米-10納米。

進(jìn)一步優(yōu)選的，以上所述多孔有機(jī)聚合物具有多孔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述多孔有機(jī)聚合物具有良好的溶劑穩(wěn)定性，在常見溶劑中能夠穩(wěn)定存在并保持良好的結(jié)晶性。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述多孔有機(jī)聚合物固體粉末顏色通常為淡黃，黃色，橙色，紅色，棕色等顏色。