[发明专利]一种功能化纳米纤维三维网状柔性传感薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了功能化纳米纤维三维网状柔性传感薄膜的制备方法，步骤如下：a通过静电纺丝高分子材料制备三维网络状骨架；b制备功能化溶液；c将功能化溶液均匀负载于网络状骨架表面，干燥即得所述三维网状柔性传感薄膜。所得功能化纳米纤维三维网状柔性传感薄膜接触甲醛、乙醇、丙酮、苯等有害气体显示可视的颜色变化，具有较低的检测限、高的选择性、过滤效率和透光率，且在无需外加条件下实现室温检测，绿色环保，在比色传感器件和PM 2.5空气净化领域具有极大应用前景。

技术领域

本发明属于无机、有机复合技术领域，具体涉及一种功能化纳米纤维三维网状柔性传感薄膜及其制备方法，以及所述传感薄膜在甲醛、乙醇、丙酮、苯、乙醛、甲醇、氨气、三乙胺等气体变色传感及空气中PM 2.5过滤中的应用。

背景技术

人如果长期接触甲醛、丙酮等挥发性有机有害气体，会严重影响健康，开发高效的检测挥发性有机有害气体传感器对我们来说仍然是一个重要的挑战。目前有效传感元件处理过程复杂、容易污染、而且成本高且缺乏可移植性，阻碍了传感元件的进一步发展。

为了克服这些缺点，Suslick等首先制备了比色传感器，因其有效性、简单、低成本和允许肉眼检测等优点而被广泛应用(Anal.Chem.,2015,87:7810-7816)。然而，目前检测有机有害气体的比色传感器经常使用高分子膜、透明胶带，甚至玻璃作为传感元件的固定平台，这将不可避免地导致反应相对较慢，灵敏度低。

除此之外，可吸入颗粒物对公众的健康也带来严重威胁，针对现在严重的雾霾天气，制备能够有效阻挡PM 2.5的高效过滤器势在必行。传统的过滤器有多孔膜过滤器，类似于水过滤器。通常有非常小的孔隙尺寸用来过滤除去大颗粒，这种类型过滤器的孔隙度很低(30％)，虽然过滤效率高，但是压降大。另一种类型的空气过滤器是一种纤维空气过滤器，通过物理障碍和附着力相互结合捕捉PM 2.5。这种类型的过滤器由许多层从几微米到几十微米不同直径的纤维组成，孔隙率70％。为了达到高的过滤效果，这种过滤器通常非常厚。第二种类型过滤器的不足是笨重，不透明，空气流量和过滤效率不能兼得，这些并不能满足高效过滤PM 2.5的要求。因此过滤效率高、光透过率高和空气流量大成为人们制造过滤器的前决条件。由于纳米材料独特的光学和结构特性，这诱发研究者极大的兴趣来构建空气过滤器。多层次网络状结构的纳米骨架可为负载活性材料提供相对大的比表面积和连续有效的传感通道，可以大大提高传感器的传感性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，利用纳米材料网络结构为模板，通过高分子之间的相互作用，制备基于高分子纳米纤维薄膜的比色传感器。

为了制备高传感性能，室温下可实时监测的柔性气体传感器，提出本发明，本发明制备过程简单，成本大大降低。

本发明的目的之一是提供一种功能化纳米纤维三维网状柔性传感薄膜的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

a.通过静电纺丝高分子材料制备三维网络状骨架；

b.制备功能化溶液；

c.将功能化溶液均匀负载于网络状骨架表面，干燥即得所述三维网状柔性传感薄膜。

其中，所述功能溶液为金属卟啉溶液、Pt(Me2bzimpy)Cl+的Cl-盐与氯仿的溶液、或铂的异腈化物溶液，

或者所述功能溶液为包括硫酸羟胺与另一种溶液的混合功能溶液，其中另一种溶液选自二甲基黄、变色酸、副品红、石蕊溶液、中性红、pH指示剂中的至少一种。