[发明专利]一种用于甲醛气体、湿度和温度多功能检测的纳米复合敏感膜及其制备

说明书

本发明公开一种用于甲醛气体、湿度和温度多功能检测的纳米复合敏感膜及其制备，属于甲醛气体检测技术领域。本发明通过自组装荧光量子点成膜、量子点表面镀金膜、金膜表面修饰氢氧化钠等步骤制备得到由石英玻璃基片、聚二甲基硅氧烷层、荧光量子点层、金膜层和氢氧化钠层自下而上层层组装而成的纳米复合敏感膜。本发明提出的一种用于甲醛气体、湿度和温度多功能检测的纳米复合敏感膜，基于纳米复合敏感膜的荧光变化对甲醛气体的特异性响应，可得到比之前的传感器的更高灵敏度和更短响应时间且稳定性好、可重复性好、寿命长，而且可以同时实现对甲醛气体、湿度和温度的多功能实时检测，操作简便、快捷。在家庭、工业等领域都具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于甲醛气体检测技术领域，具体涉及一种基于表面等离子体增强光催化的原理对甲醛气体进行传感的纳米复合敏感膜及其制备方法。该敏感膜在对甲醛气体的检测过程中，可以同时实现对湿度和温度的检测。

背景技术

甲醛在常温下为具有刺激性的有毒气体，对人的身体危害极大，是病态建筑综合症(SBS)的主要成因，已被世界卫生组织确定为致癌物质。国家环境保护局(EPA)设定甲醛接触极限是在0.06ppm的浓度下暴露时间最长是30min。因此，从国民的生命安全出发，对环境中甲醛的准确以及及时检测具有重大的意义。传统的分光光度法、气相色谱法、极谱法等比较复杂，测试结果随测试仪器的不同而不同。而甲醛电化学传感器具有成本高、易失效、易失活、受环境温湿度影响等缺点，人们在通过各种掺杂技术提高其传感器的敏感性和选择性的同时，也极力探索新型气体传感器及其敏感材料来解决室内甲醛的检测问题。

表面等离子体共振传感器作为一种光学传感器，由于其灵敏度高、可实时监测等突出优点，已广泛应用于气相测定。张丽等人(201510019084.8)提供了一种基于回音壁模式的单晶钯纳米短棒表面等离子体氢气传感器及其制备方法和应用。虽然制备的传感器具有低功耗、小型化、价格低廉的特点，可以检测3.9％～17.6％的氢气，但是表面等离子体传感器对测试结构要求苛刻的缺点依然存在。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种用于甲醛气体、湿度和温度多功能检测的纳米复合敏感膜的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于甲醛气体、湿度和温度多功能检测的纳米复合敏感膜。

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于表面等离子体增强光催化的原理对甲醛气体进行传感的新型纳米复合敏感膜，以期提高甲醛气体传感器对低浓度甲醛的检测能力，降低传感器对甲醛的最低检测限。本发明在检测甲醛气体的过程中，可实时得到湿度和温度的响应。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于甲醛气体、湿度和温度多功能检测的纳米复合敏感膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)荧光量子点的制备：合成直径1～4nm的荧光量子点；

(2)自组装荧光量子点成膜：将石英玻璃基片进行预处理，处理过程如下：将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与固化剂以20：1～2:1(优选为10：1)的比例混合形成粘性液体，取粘性液体于石英玻璃基片上，用100r/s～300r/s的速度旋涂甩膜，所形成的薄膜厚度为200～500μm，将该玻璃基片室温下真空干燥，此时得到的芯片为二层芯片；此处玻璃基片的预处理关键在于PDMS是亲油性的，在下一步沉积荧光量子点的时候，荧光量子点在蒸发过程中不易团聚，干燥后表面会比较均匀，量子点的荧光强度猝灭程度很弱；取步骤(1)制备的荧光量子点滴涂在预处理过的石英玻璃基片上，用50～300r/s速度旋涂甩膜，所形成的薄膜厚度为100～500nm，将该玻璃基片室温下真空干燥；此时得到的芯片为三层芯片；

(3)量子点表面镀金膜：将步骤(2)中得到的三层芯片进行真空电子束蒸镀，蒸镀99.99％的金膜厚度为5～50nm，接着在温度为10～20℃下抽真空放置；此时得到的芯片为四层芯片；