[发明专利]一种CNC氨基酸膜、制备方法及其在醛系VOCs检测中的应用

说明书

本发明属于有机挥发气体检测技术领域，涉及一种CNC氨基酸膜、制备方法及其在醛系VOCs检测中的应用。针对现有技术中用于VOCs检测的敏感膜存在响应选择性，对醛系有机挥发气体响应度和灵敏度低，导致的检测传感器分辨率不高的技术问题，本申请提供一种CNC氨基酸膜的制备方法，制得的敏感膜所带的氨基可与醛基产生Schiff碱反应，可以检出浓度低至0.08mg/m³的醛系VOCs气体。本申请还提供了一种CNC氨基酸膜的应用，将所述敏感膜用于醛系VOCs气体，能发生特异性响应，具备高选择性，对甲醛和乙醛的响应效率分别高达21.7和12.7nm/(1mg/m³)，达到可肉眼识别的颜色分辨率。

技术领域

本发明属于有机挥发气体检测技术领域，具体地，涉及一种CNC氨基酸膜、制备方法及其在醛系VOCs检测中的应用。

背景技术

21世纪以来，人类迈入了环境治理和可持续发展生态文明的新时期，随着各个国家关于大气环境的法律日益增多，人们对空气质量的关注逐步提高，挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOCs)引起了社会各界的广泛关注。VOCs释放到空气中会参与大气光化学反应而产生有害物质，是臭氧和二次有机颗粒物(如PM2.5)的重要前体物，也是导致光化学烟雾和雾霾等环境污染的潜在原因之一。尤其醛系VOCs更为严重的加剧了室内空气的污染程度，会对人体的神经、器官造成损伤，诱发系统性疾病，环境保护部已将其确定为颗粒物外最大的污染毒物之一。因此，如何有效控制和治理醛系VOCs成为广大学者研究的重点，其中，对这些污染物的检测作为重要的基础一环，一直以来都是室内环境检测中研究的热点与难点问题。目前，醛系VOCs的检测仍然多为实验室法，即先通过气候箱法、实验室小空间释放法等方法采集待测空间气体，然后送往实验室通过气、液或者两者连用的方法进行专业分析。这些传统的检测方法虽已经较为成熟，灵敏度较高，选择性较好，但是限制条件多或抗干扰性较差，不能实时反应待测气体的VOCs含量水平，并且操作复杂，分析要求高，不易普及。

基于传感器和物联网的VOCs实时检测技术和系统，因其具有实时、灵敏、远程监测预警和智能化等优势，是近年来室内VOCs检测科学迅速发展的一个新领域。该系统的感知器件就是VOCs传感器，其中核心部件为敏感膜。中国发明专利申请公布号CN104198401A，申请日为2014年09月15日，名称为：醇类响应纤维素光子晶体膜的制备，公开的方法将纤维素和光子晶体技术结合起来，制备出的响应光学材料，即纤维素光子晶体(CPCF)，并将其用于对醇类的检测。相比于传统的凝胶材料，纤维素具有优异的生物可降解性和良好的光学性能，是环境友好型的材料。但该方案中的材料仅对乙醇有颜色变化的响应。又如中国发明专利申请公布号CN106353257A，申请日为2015年07月17日，名称为：氨基功能化的光子晶体薄膜传感器可视化检测易挥发醛，公开的方法通过旋涂含有氨基的聚合物或通过化学键作用在反蛋白石光子晶体薄膜上修饰氨基，利用氨基与醛基的可逆反应以及反蛋白石光子晶体的三维大孔结构，通过传感薄膜对易挥发醛气体可逆的化学和物理作用，改变传感薄膜的平均折射率，从而使反射光谱发生移动且选择合适的光子晶体使反射光谱在可见光范围内移动，最终引起薄膜颜色的变化，实现对易挥发醛气体的高灵敏、可逆的可视化检测。但目前的敏感膜多存在响应选择性与灵敏度不可兼得的弊端，影响了传感器的分辨率。因此，寻找具有特异官能团且结合位点丰富的敏感膜材料成为解决VOCs传感器分辨率低的有效途径。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中用于VOCs检测的敏感膜存在响应选择性，对醛系有机挥发气体响应度和灵敏度低，导致的检测传感器分辨率不高的技术问题，本申请提供一种CNC氨基酸膜的制备方法，制得的敏感膜所带的氨基可与醛基产生Schiff碱反应，可以检出浓度低至0.08mg/m³的醛系VOCs气体。本申请还提供了一种CNC氨基酸膜的应用，将所述敏感膜用于醛系VOCs气体，能发生特异性响应，具备高选择性，对甲醛和乙醛的响应效率分别高达21.7和12.7nm/(1mg/m³)，达到可肉眼识别的颜色分辨率。