[发明专利]一种基于钙钛矿材料的二甲胺荧光传感器、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于钙钛矿材料的二甲胺荧光传感器、制备方法及其应用，属于气体传感器技术领域，所述方法包括利用钙钛矿制备成均匀的薄膜，将其置于动态气体检测装置中，薄膜上方固定两条光纤，分别用于输出激发光和接收薄膜荧光。改变装置内的二甲胺气体浓度，薄膜浓度的荧光强度也会相应发生变化。利用荧光仪记录荧光强度的变化值，就会获得相应的二甲胺浓度。用此方法可实现在2ppm‑120ppm范围的二甲胺浓度的测量。本发明具有测量方法简单、元件成本低廉、响应恢复速度快、检测选择性好的特点，对二甲胺具有良好的检测性能。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种基于钙钛矿材料的二甲胺荧光传感器、制备方法及其应用。

背景技术

二甲胺(DMA)是一种常见的二级胺，具有氨气或腐烂鱼的气味。二甲胺在鱼和贝类产品中的DMA含量特别高(700ppm)。在肉类和饮料中也检测到了DMA。此外，DMA在溶剂、药品、农用化学品和橡胶化学品中也有不同的应用。其长期吸入低浓度或短期吸入高浓度都会对健康产生不良影响。

DMA是说明海产品降解情况的重要指标。它是鱼类和其他海产品新鲜度评价的有效标志。DMA作为质量评价的依据，已成功地用于控制鱼类的新鲜度。DMA的测定方法有气相色谱-质谱技术和高效液相色谱法(HPLC)与紫外光谱法(UV)相结合的方法。然而,食品质量控制方法的发展重要的是在取样后迅速进行分析。经典的分析方法不能被认为是快速技术。因此，需要制造便携式传感装置来进行二甲胺浓度的实时分析。

在过去的几十年中，已有许多方法被用于DMA的检测,如光谱法、液相色谱法、气相色谱-质谱法等。然而，这些传统方法由于需要复杂的样品预处理,耗时长,难以实现实时检测。为了实现快速、实时、准确的检测，气体传感器已经发展了几十年。金属氧化物半导体(MOS)已经得到了广泛的研究。各种金属氧化物已被应用于DMA传感，其中包括SnO₂、WO₃、MoO₃、TiO₂和In₂O₃等，然而其选择性差、工作温度高的特点限制了金属氧化物半导体气体传感器的发展。至于基于光学的传感，这类传感器可以对低浓度的二甲胺进行响应，具有较高的选择性和灵敏度。但光学所需的设备非常昂贵和笨重，使得它很难在便携式微型传感器中得到应用。因此，开发一种快速、实时、灵敏的DMA气体检测方法评估具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的光学设备存在昂贵、笨重及现有的气体传感器工作温度过高等缺陷，本发明提供了一种基于钙钛矿材料的二甲胺荧光传感器、制备方法及其应用，该传感器结构简单，只需将薄膜制备在基板上。然后利用荧光气敏传感系统捕捉元件荧光信号的强度变化即可进行二甲胺浓度的检测。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于钙钛矿材料的二甲胺荧光传感器的制备方法，具体步骤如下：

(1)、将基底用棉球蘸取丙酮擦拭表面污渍，然后依次将基底置于异丙醇-丙酮-水-丙酮-异丙醇各超声15min，晾干备用；

(2)、取干净的基底进行臭氧亲水处理，处理完毕后保存备用；

(3)、将钙钛矿前驱体经旋涂涂布法均匀涂布在基底上，退火处理后即得气体传感器元件。

进一步地，所述基板为玻璃、聚乙烯或纸张等柔性基底。

进一步地，所述钙钛矿前驱体是分别取1mol MABr和1mol PbBr₂加入1mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，摇匀使固体充分溶解后得到。

进一步地，所述旋涂涂布法，其过程为：将基底放置在旋涂涂布机上，取钙钛矿前驱体50μL滴在基底表面，设置旋涂参数为3000rpm，30s，程序结束后将基底取下。