[发明专利]电化学传感方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测气态环境中的至少一种化学分析物蒸汽的方法。

背景技术

文献US 5,417,100公开了将复合物中的导电聚合物用于检测环境中的溶剂的存在。溶剂的检测通过与所述溶剂接触的聚合物发生溶胀、增大聚合物链之间的间隔来实现。聚合物链的构造的这种变化提高了复合物的电阻率。如US 5,698,089中所公开的，可以将多种导电聚合物一起用于一个体系中以检测多种溶剂。

US 5,672,297公开了将分散在隔离溶剂中的导电填料与可溶胀的聚合物颗粒一起使用。由环境引起的聚合物颗粒的溶胀降低了残余自由溶剂的体积和填料的局部浓度，其达到了逾渗阈值（percolation threshold）。由此，聚合物颗粒的溶胀在混合物的电导率中引发了重要变化。

文献US 7,342,479公开了将包含碳纳米管的涂层用作化学传感器，从而利用所述涂层的电阻率变化来确定特定的化学分析物的浓度。该文献中所描述的涂层使用嵌入在粘合剂如聚合物中的碳纳米管的固有电阻率变化。这种化学传感器需要被负载且被提议为介电基材上的涂层形式。

文献US 6,315,956公开了用于检测化学分析物的存在的传感器。所公开的传感器包括聚合物共混物，所述聚合物共混物包含第一连续聚合物相和第二连续聚合物相（共连续相）。第一连续聚合物相包含以超过逾渗阈值的浓度的导电填料，从而使得所述第一相是导电的。第二相是绝缘的且经选择而使得待检测的分析物可溶于所述第二相中。在分析物存在的情况下，第二相对所述分析物的吸收引起该相的溶胀，从而引起宏观共混物的电导率变化。此外，第一聚合物相对分析物不敏感。

发明目的

本发明旨在提供一种用于检测至少一种化学分析物的基于纤维的电化学传感器，所述电化学传感器克服了现有技术的缺点。

更特别地，本发明旨在提供一种用于检测至少一种化学分析物的小型（compact）和自立式（自支撑，self-supported）的基于纤维的电化学传感器。

发明内容

本发明涉及一种用于检测气态环境中的至少一种化学分析物蒸汽的基于纤维的电化学传感器，所述电化学传感器包括至少一种类型的复合纤维，所述类型的复合纤维包含第一连续聚合物相和第二连续聚合物相的具有特定联合（配对，association）的共连续相共混物（co-continuous phase blend），所述第一聚合物相在使用时对于待检测的化学分析物蒸汽是敏感的，其中所述第一聚合物相包含以超过逾渗阈值的浓度的碳纳米管的分散体，并且其中所述化学分析物可溶于所述第一聚合物相中。

根据特定优选的实施方式，本发明进一步公开了下列特征中的至少一种或适当组合：

-在化学分析物和第一聚合物相之间的弗洛里-哈金斯相互作用参数（Flory-Huggins interaction parameter）小于5.64[J^1/2cm^-3/2]。

-所述碳纳米管是具有在100至400m²/g之间比表面积的多壁碳纳米管。

-所述第一聚合物相选自由聚己内酯、聚乳酸、聚环氧乙烷和聚甲基丙烯酸甲酯组成的组。

-所述至少一种化学分析物选自由芳族溶剂组成的组，优选苯乙烯和甲苯。

-所述至少一种化学分析物选自由醇组成的组，优选甲醇。

-所述至少一种化学分析物选自由氯化的溶剂组成的组，优选三氯甲烷。

-所述第二聚合物相是聚烯烃，优选聚乙烯或聚丙烯。

-所述第二聚合物相是聚酰胺。

-所述第一聚合物相是聚己内酯，在使用时用于检测四氢呋喃。

-所述第一聚合物相是聚乳酸，在使用时用于检测苯乙烯。

-所述第一聚合物相是聚环氧乙烷，在使用时用于检测甲醇。

-所述第一聚合物相是聚甲基丙烯酸甲酯，在使用时用于检测三氯甲烷。

本发明还公开了一种用于测量至少一种化学分析物的浓度的装置，所述装置包括如上述所公开的基于纤维的电化学传感器。

优选地，所述装置还包括多种不同的如上述所公开的基于纤维的电化学传感器。

本发明还涉及用于检测气态环境中的至少一种化学分析物蒸汽的方法，所述方法包括下述步骤：