[實用新型]一種基于熒光法檢測氫氣的復合傳感膜

有效

• 申請號: 202021074484.1
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN212894577U
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 趙啟濤
• 申請（專利權）人: 蘇州海發智能技術有限公司
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/06;G01N21/27;G01N21/64
• 代理公司: 蘇州華博知識產權代理有限公司 32232
• 代理人: 彭益波

一種基于熒光法檢測氫氣的復合傳感膜，傳感膜包括有透明支撐基材層，所述透明支撐基材層表面結合有熒光材料鍍層，所述熒光材料鍍層表面結合有散射光鍍層，所述散射光鍍層表面結合有黑色鍍層，采用以下步驟使用傳感膜：S1，用紫外線或藍光作為激發光源輻照外層傳感膜，再用與產生的激發光波長相近(±20?30nm)的綠光、藍光或紅光LED為參比光源，利用熒光淬滅原理，通過氫氣分子與熒光分子的相互作用，獲得激發光與參比光的光相位差；S2，經光電二極管檢測采集激發光與參比光，將光信號轉換為電信號，將激發光與參比光通過處理模塊對數據進行非線性算法擬合處理，獲得最穩定，最敏感的氫氣濃度變化。

技術領域

本實用新型涉及傳感器技術領域，具體涉及一種基于熒光法檢測氫氣的復合傳感膜。

背景技術

氫氣是最有前途和發展潛力的新能源。由于氫氣是一種易燃易爆氣體(尤其是在有一定氧氣混合存在條件下)，因此其檢測是安全使用新能源的關鍵。目前氫檢測所用傳感器從信號來源上定義有傳統的電化學技術，光纖檢測技術及熒光檢測技術等。電化學傳感器由于使用壽命短，需定期維護等缺點逐漸被光學傳感器取代。光纖檢測技術通過修飾光纖功能涂層，檢測由于氫氣的吸附或表面化學反應引起的光路系統中吸光度、反射或散射光強等變化來表征被測氫氣含量，其缺點在于系統復雜、成本高，傳感器受環境因素影響使得穩定性差。

本實用新型設計了一種基于熒光法檢測氫氣的復合傳感膜及制備方法，通過制備含有過渡金屈或貴金屈納米富氫薄膜，以及光催化復合薄膜設計，制備低成本、高性能、長壽命的氫氣傳感膜以解決上述問題。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種基于熒光法檢測氫氣的復合傳感膜，采用熒光染料分子材料作為基質的復合光學薄膜，該復合光學薄膜可以通過不同波長的光輻照產生熒光；所發射出的熒光對氫氣敏感，通過熒光淬滅機制，可以對氫氣濃度進行表征和計算，從而使得該光敏感膜成為氫氣的一種傳感單元。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下：一種基于熒光法檢測氫氣的復合傳感膜，包括有透明支撐基層，所述透明支撐基層表面結合有熒光材料鍍層，所述熒光材料鍍層表面結合有散射光鍍層，所述散射光鍍層表面結合有黑色鍍層。

本實用新型進一步設置為：所述散射光鍍層與所述黑色鍍層之間設置有反光層

本實用新型進一步設置為：反光層采用Ag或Au金屈鍍層材料，所述反光層的厚度在0.0-100μm。

本實用新型進一步設置為：所述散射光鍍層采用鈦白粉、氧化鋅粉、金屈鈀、金屬鉑、金屈鉿，金、銀粉末、氧化鎢粉末中至少兩種材料的混合物。

本實用新型進一步設置為：所述熒光材鍍層采用一種或多種BODIPY系列染料分子，染料核心分子結構如式(1)所示：通過調節側鏈或拓展π-共軛體系的獲得如下的熒光染料分子：

如式(2)的產物1：

如式(3)的產物2：

如式(4)的產物3：

如式(5)的產物4：

本實用新型進一步設置為：采用370-500nm激發光源激發敏感傳感膜，在不同基質材料中添加一種或多種如產物1、產物2、產物3和產物4中所標記的熒光染料分子，通過旋涂或噴涂制備復合傳感膜，可獲得發射波長520-780nm的穩定熒光信號。

本實用新型進一步設置為：所述散射光鍍層采用Pd-Au二元合金顆粒、金屈Pt顆粒、金屈鉿顆粒的一種或多種混合形成富氫薄膜層，其中Pd-Au二元合金顆粒、金屈Pt顆粒、金屈鉿顆粒粒徑在1nm-5um范圍內。

本實用新型進一步設置為：所述散射光鍍層采用具有光催化性能的納米粉末材料TiO2與金屈顆粒物混合，TiO2顆粒濃度控制在0.01mg-100g/L。