[发明专利]提高气体比色传感器对酸/碱性气体检测灵敏度的方法

说明书

本发明涉及一种提高气体比色传感器对酸/碱性气体检测灵敏度的方法，具体说是根据不同pH指示剂颜色变化的pH值范围不同，调节用于固载指示剂的溶液的pH值，使得固载到基质上的指示剂所处环境的pH值在指示剂颜色变化的临界点左右，从而制备用于酸或碱性气体检测的传感器。利用该方法制备的传感器在用于酸/碱性气体的检测时，由于指示剂的颜色已经处于颜色变化的临界点，一旦与酸/碱性气体接触，不但颜色变化快，且变化明显，从而能够提高传感器在测定酸/碱性气体时的灵敏度。

技术领域

本发明涉及气体传感器检测灵敏度的调节，具体说是对用于固载到基质上的pH指示剂溶液的pH值进行调节，从而使固载到基质上的指示剂的pH值处于颜色变化的临界点，使得指示剂对酸/碱性气体的检测灵敏度大大提高。

背景技术

现代社会科学技术不断发展，提高社会和人们生活质量的同时也带来了很多负面的影响，特别是随着能源、化工、汽车等重工业的迅速发展，由于生产过程中的不规范而导致的大量易燃易爆和有毒气体释放到大气环境中，使得大气环境中这些对生物有害气体的种类和数量每年都在急剧增加。而人类时时刻刻都生活在大气环境中，因此大气环境的好坏对人类健康具有直接影响。正因为气体与人类的生存和活动如此密切相关，人类很早就开始了对气体的检测及控制方法的研究。另外，有些情况下，需要对气体进行实时监控，以便迅速制定相应的处理对策，最理想的解决方法就是实地、实时、在线分析检测，因此现场分析检测、移动实验室和便携式检测仪器等概念被许多研究人员提出。

科学家们已对气体的检测和现场监测进行了大量的研究探索性工作，基于光学原理、电化学原理、功能纳米材料等不同类型的传感器应运而生。这其中，光化学比色法因其操作简单，成本低廉而受到科学家们的广泛关注。其中pH指示剂是最常用的用于检测酸/碱性气体的气体传感器基质。本实验室对指示剂的固载方法进行了大量的实验，结果显示指示剂固载的最佳方法是用硅胶凝胶溶液或聚合物溶液。但无论是用溶胶凝胶溶液(本身pH值在2左右)还是聚合物(本身pH值在7左右)作为固载指示剂的基质，都会使得固载后的指示剂处在与固载溶液相同的pH值条件下；而pH指示剂颜色变化的pH值的范围是不一样的，这就使得利用相同的固载溶液进行固载可能会影响某些指示剂的检测灵敏度，甚至无法用于气体的检测。比如百里酚蓝和溴百里酚蓝，其颜色变化的pH值范围分别为8.0-9.6和6.0-7.6。如果用硅胶溶胶凝胶对这两种指示剂进行固载则无法用于酸性气体的检测，对碱性气体的检测也不是很灵敏。如果上述两种指示剂用聚合物溶液对其进行固载，则百里酚蓝仍然无法用于酸性气体的检测，但对碱性气体的检测灵敏度会有所提高，而溴百里酚蓝可以同时用于酸/碱性气体的检测，但检测灵敏度仍然不是最高。为了提高pH指示剂的检测灵敏度，本发明专利通过对用于固载指示剂的溶液的pH值进行调节，从而使得固载后的指示剂所处环境的pH值在其颜色变化的临界点左右，从而更利于对酸/碱性气体的检测。该方法不但可以提高指示剂的检测灵敏度，还可以通过改变指示剂的pH值使得一种指示剂不但可以用于酸性气体的检测，还可以用于碱性气体的检测，进一步提升了指示剂检测的普适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过调节固载在基质上的指示剂的pH值从而提高指示剂对于酸/碱性气体检测灵敏度的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

通过添加酸或碱调节固载指示剂的溶液的pH值后进行固载，指示剂颜色变化的pH值临界点为A，使得固载在基质上的指示剂所处环境的pH值为A+0.1至A+1.5或A-0.1至A-1.5，制备得用于酸或碱性气体检测的传感器。

所述用于固载指示剂的溶液为硅胶溶胶凝胶溶液或聚合物溶液；制备方法为下述之一，

1)硅胶溶胶凝胶的合成：硅氧烷试剂：乙二醇甲醚：丙二醇甲醚醋酸酯：有机溶剂：催化剂：表面活性剂：水以1：2－4：1－2：0.2－0.8：0.1－0.8：0.005－0.04：0.5－1体积比混合，35－85℃搅拌水解1－8小时，得硅胶溶胶凝胶溶液；

2)聚合物的合成：