[发明专利]一种用于无水肼探测的二硫杂化环戊二烯络合物LB膜

说明书

所属技术领域

本发明是一种用于无水肼探测的二硫杂化环戊二烯络合物LB膜的制备方 法，属于探测领域。

背景技术

肼气体的检测方法虽然有多种方法，但各有其特点。从实际使用的角度来 看，要求检测的灵敏度要高。一般应优于1ppm。按当前美国工业卫生与健康协 会的要求标准，对肼浓度的检测限应达到0.05ppm即50ppb。其次是检测器的体 积小、重量轻。此外，从星载和其它空间飞行器应用的角度考虑，检测器的能 耗还要尽可能的小。对于地面检测来说，后面两条要宽松得多。

传统的氧化物半导体气体传感器敏感材料SnO2、ZnO等具有很多优点，也 是目前研究得比较成熟和获得广泛应用的气体敏感材料，但由于对不同气体存 在选择性差，工作温度较高的缺点，虽然进行了不断的改进和提高(如采用纳 米薄膜作为敏感薄膜)，但仍很难在一些特殊场合应用。

对于薄膜的制备方法一般采用真空中蒸发法，但对有机材料来说，蒸发方 法的缺点是原材料的浪费较为严重，因为BDN的材料价格昂贵(～80美元 /100mg)。此外，真空蒸发方法中，薄膜的厚度很难精确的控制，一般在室温下 生长的薄膜为无定形，对气体的检测灵敏度较低。

发明内容

本发明提出一种用于无水肼探测的二硫杂化环戊二烯络合物LB膜的制备 方法，其目的在于：厚度可精确的控制；薄膜在分子尺度上排列有序；气体在 LB膜中有较高的扩散速度；分子之间由于是物理吸附作用，分子之间较为宽松， 这样使得气体分子有较多的吸附位，可明显提高检测灵敏度。

具体解决方案为：通过在基片上制作二硫杂化环戊二烯络合物LB膜。主 要原料为：二硫杂化环戊二烯络合物即Bis(4-diethylaminodithiobenzil)nickel，(or bis[1-[4-(diethylamino)phenyl]-z-pheny-1，02-ethen-edithiolato(2-)-s， s′]nickel)，简称＂BDN＂，其分子结构为：如图1。

本发明将二硫杂化环戊二烯络合物分子溶于挥发性溶剂无水酒精中，然后 滴在平静的水面上，待溶剂挥发以后，20℃的恒温，沿横向压缩，溶质分子便 在水面上形成缀密排列的单分子膜层。二硫杂化环戊二烯络合物分子在液上压 缩过程中，由于分子间和分子间相互作用程度的不同可发生一系列＂相变＂。在 压缩的各阶段，二硫杂化环戊二烯络合物分子由＂气相＂膜经＂液相＂膜，最后转 变成＂固相＂膜。在＂气相＂膜时分子平躺水面，可随水分子的热运动而任意活动， 分子间的相互作用力很微弱，可忽略不计，当压力达到12mN/m²时＂液相＂膜， 变为在＂液相＂膜时，分子的疏水端开始离开水面，趋于紧密排列，但由于分子 间距离较大，分子间相互作用仍较弱，膜有一定的流动性；当继续加压，分子全 部直立呈紧密堆积，每个分子只占有其结束截面积。在当压力为19mN/m²时， 膜不能压缩，此时分子长疏水链间Van de Waals力的相互作用，使膜稳定呈＂ 固体＂状态，若在此状态下继续加压，当压力达到25～50mN/m²范围时，压力 --面积曲线上会出现＂平台＂，此时发生了单分子膜由二维向三维的相变.选择＂固 相＂膜区域，用适当的机械装置将分子逐层地转移到固体载片上，按需要可制备 数层乃至数百层LB膜。

选择二硫杂环戊二烯络合物(BDN)LB膜对肼及其衍生物甲基肼、偏二 甲基肼具有很高的探测灵敏度和选择性。

无水肼探测的二硫杂化环戊二烯络合物LB膜的制备方法的有益效果：

1.相对于真空中蒸发法镀膜方法的原材料的浪费、厚度很难精确的控制， 一般在室温下生长的薄膜为无定形，对气体的检测灵敏度较低的缺点，采用LB 膜方法则具有以下特点：厚度可精确的控制；薄膜在分子尺度上排列有序；气 体在LB膜中有较高的扩散速度；分子之间由于是物理吸附作用，分子之间较 为宽松，这样使得气体分子有较多的吸附位，可明显提高检测灵敏度。

2.克服了传统传感器对性对不同气体存在选择性差的问题，所选择的二硫 杂化环戊二烯络合物LB膜敏感薄膜对肼气体具有较好的选择性。

3.二硫杂化环戊二烯络合物LB膜对肼气体具有很好的响应特性，其响应 时间小于25s(10ppm浓度下)，恢复时间小于60s。

4.二硫杂化环戊二烯络合物LB膜对肼的探测限优于1ppm。