[发明专利]一种基于溶解氧传感器的荧光膜、溶解氧敏感膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于溶解氧传感器的荧光膜、溶解氧敏感膜及其制备方法和应用，属于溶解氧传感器敏感膜技术领域。所述荧光膜制备方法包括以下步骤：将正硅酸乙酯、三氟丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和乙醇混合，并在酸性的条件下加入三(4,7‑二苯基‑1,10‑邻菲罗琳)二氯化钌，于加热条件下密封搅拌530～550min，得到溶胶凝胶溶液；将所述溶胶凝胶溶液涂覆并固化成膜，得到荧光膜。本发明在制备过程中，通过长时间的加热搅拌，在搅拌完成后直接涂覆并固化成膜，进而无需进行陈化，使得本发明不会因为陈化降低性能，同时，本发明还引入含氟基团，含氟基团能够提高膜的柔韧性，增大了荧光膜的亲氧性，提高了敏感膜的灵敏度，降低了响应时间。

技术领域

本发明属于溶解氧传感器敏感膜技术领域，具体涉及一种基于溶解氧传感器的荧光膜、溶解氧敏感膜及其制备方法和应用。

背景技术

溶解氧在水中的分子态氧被称为溶解氧，溶解氧是衡量水质好坏的一个重要指标。溶解氧的浓度与大气压、水温、盐度等均有关，而在自然环境中，由于空气中的含氧量变化不大，因此温度对溶解氧的浓度有较大的影响。

目前溶解氧的测定方法有碘量法、电化学法和荧光法。碘量法虽然测试比较准确，但是测试时间长，过程繁琐，无法在线监测。电化学法内含电解液，需要及时补充，维护量比较大。荧光法溶解氧测定时不消耗水中的氧气，不受硫化物等其他物质的干扰，维护成本少，更适合在线监测场合使用。

荧光溶解氧传感器的工作原理是基于物理学中特定物质对激发荧光的猝熄原理制作而成。其通过发光二极管发出的蓝光照射在荧光帽内表面的荧光物质上，内表面的荧光物质受到激发，发出红光，通过检测红光与蓝光之间的相位差，并与内部标定值比对，从而计算出氧分子的浓度，经过温度自动补偿输出最终值。近年来，对荧光溶解氧传感器的相关研究越来越多，已有不少相关专利，如中国专利文献CN102445417A公开了一种一体式溶解氧分析仪及方法，中国专利文献CN101614666A公开了一种氧敏感膜的制备及非水介质中微量溶解氧测定装置和测定方法。

在现有的荧光溶解氧传感器中，其主要由光源、溶解氧敏感膜、检测器组成，其中，溶解氧敏感膜的性能直接影响到传感器的性能。通常的，溶解氧敏感膜由载体、荧光膜和遮光膜构成。但是，在现有技术中，用溶胶凝胶法制备薄膜，是在陈化后采用旋涂、刮涂、喷涂等方式固定于基板上，虽然制作过程相对简单，但需要长时间陈化，制备的薄膜易存在开裂等问题。上述问题是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种基于溶解氧传感器的荧光膜制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于溶解氧传感器的荧光膜制备方法，包括以下步骤：

将正硅酸乙酯、三氟丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和乙醇混合，并在酸性条件下加入三(4,7-二苯基-1,10-邻菲罗琳)二氯化钌，于加热条件下密封搅拌530～550min，得到溶胶凝胶溶液；

将所述溶胶凝胶溶液涂覆并固化成膜，得到荧光膜。

本发明公开的荧光膜制备方法的有益效果是：本发明在制备过程中，通过长时间的加热搅拌，在搅拌完成后直接涂覆并固化成膜，进而无需进行陈化，本发明不会因未陈化降低性能，由于该荧光膜未经陈化，因此不易开裂。

进一步的是，所述正硅酸乙酯、所述三氟丙基三甲氧基硅烷、所述甲基三乙氧基硅烷和所述乙醇的体积比为1:0.8-1.5:0.2-0.5:0.6-1.2。本发明中正硅酸乙酯、三氟丙基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷作为前驱体，可在乙醇溶液中进行反应。作为优选的，上述比例可以采用1:0.9:0.33:0.8。

进一步的是，所述酸催化的条件的pH值为1.5。在pH值为1.5的条件，能够加速反应进行，所述加热温度为43～47℃。