[发明专利]检测有机胺的液晶化学传感器的敏感取向膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测有机胺的液晶化学传感器的敏感取向膜及其制备方法，属于化学传感检测技术领域。

背景技术

液晶化学传感器技术是一种化学检测新技术，通过在基板（通常是玻璃）上组装有一定分子识别能力的表面张力各向异性的化学敏感取向膜，由于向列型液晶分子本身所特有的物理化学性质，在化学敏感取向膜上，有固定取向的液晶分子会诱导相邻的液晶分子采取相同的取向，这样会在敏感膜上形成一个整齐取向排列的液晶薄膜（1-100μm厚度）。利用目标分子与敏感取向膜之间更强的相互作用，如酸碱作用、配位作用，使目标分子选择性地、可逆地键合在敏感取向膜表面，由于液晶与敏感取向膜之间的相互作用消失，改变了液晶的取向排列方式。非目标分子不具有这种强竞争相互作用，不会改变液晶的取向。液晶取向发生变化后，改变了液晶对可见光折射、偏振的能力，导致液晶薄膜的颜色或光亮度的变化，以此检测目标分子。

有机胺通常具有毒性，它们不仅嗅觉阈限值甚低，而且是致癌物亚硝胺的前体物。许多行业的工业生产及动植物腐败过程都会产生有机胺类物质，诸如化工厂、制药厂、皮革厂、肉食加工厂以及垃圾箱、下水道等，都是有机胺类恶臭物质发生源。有机胺是一种发生源众多、污染面积广的公害物质，因此，对有机胺的检测对人体健康环境检测与控制、食品检验具有重要意义。

目前检测有机胺的液晶化学传感器的敏感膜取向膜的制作方法一般分为两种。第一种是在玻璃基板上倾斜沉积nm级沟槽状超薄金膜，金膜波纹周期为10-30nm，振幅为1-2nm，（Principles for measurement of chemical exposure based on recognition-driven anchoring transitions in liquid crystal,Rahul R.Shah et al.Science,293,1296-1299）,然后通过巯基十一酸与金膜反应将羧基敏感膜组装在基板表面。另外一种是在表面具有微米级沟槽的绒面玻片上平面沉积μm级沟槽状超薄金膜，金膜波纹周期为5μm，振幅为10-20nm，（液晶型化学传感器检测有机胺化合物的研究，化学传感器，27（1），44-48，赵建军，余建华，潘勇，黄启斌），然后通过巯基十一酸与金膜反应将羧基敏感膜组装在基板表面。这些方法需要镀贵金属膜，具有工艺复杂，成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服检测有机胺的敏感取向膜制备存在的高成本、技术难度大的缺点，获得一种低成本、工艺简单的制备新方法，通过自组装多层膜的方法，依次对玻璃基板表面进行羟基化、氨基化、羧基化处理，在基板表面组装上末端为羧基的敏感膜，然后对有敏感膜的玻璃基板表面进行摩擦处理，使液晶能在基板表面均匀水平取向排列。

一种检测有机胺的液晶化学传感器的敏感取向膜的制备方法，包括基板氨基化、基板羧基化和基板摩擦处理的步骤，在基板氨基化步骤前包括基板羟基化的步骤，所述步骤是将含有硅元素的透明基板平面清洗并羟基化。

本发明所述敏感取向膜的制备方法中所述基板的羟基化优选按下述方法进行：将经洗涤液粗洗的基板依次用去离子水、洗涤液、丙酮、无水乙醇、水、无水乙醇在超声波仪器中洗涤，用由质量浓度为25%的氨水：质量浓度为30%的双氧水：H₂O按体积比1:1:5组成的混合溶液在70℃下超声洗涤30分钟后洗涤至中性，而后将基板表面用高纯氮气吹干，得羟基化基板。

本发明所述敏感取向膜的制备方法优选所述含有硅元素的透明基板平面为石英或玻璃基板平面。

本发明所述敏感取向膜的制备方法一个优选的技术方案是：

一种检测有机胺的液晶化学传感器的敏感取向膜的制备方法，包括下述工艺步骤:

①基板羟基化：将含有硅元素的透明基板平面清洗并羟基化；

②羟基化基板氨基化：用具有氨基的硅烷与透明基板平面上的羟基反应进行表面氨基化；

③氨基化基板羧基化：用癸二酰氯与透明基板平面上的氨基反应进行表面羧基化；

④摩擦处理：将两个步骤③所得羧基化基板平面分别放入摩擦机中进行摩擦处理。