[发明专利]双信号响应的余氯传感器及其制备方法以及检测系统

说明书

本发明提供一种双信号响应的余氯传感器及其制备方法及检测系统，余氯传感器包括叉指电极层以及复合在所述叉指电极层上的传感层，所述传感层由氨基修饰的MOFs材料的三维光子晶体通过密堆积的方式构成，所述三维光子晶体的上表面作为余氯传感器的入射激光照射面，所述叉指电极层作为电信号输入端。本发明克服了目前常用的电学余氯传感器响应速度慢，稳定性低和光学余氯传感器操作复杂，实时检测性差，选择性低且易受干扰等缺陷，实现了对余氯的高选择性，高稳定性，多范围应用且低成本的有益效果。

技术领域

本发明涉及领域属于微纳光电器件光电传感领域，特别是一种新型基于氨基修饰MOFs材料的光电一体双信号响应余氯传感器及其制备方法以及采用该余氯传感器的检测系统。

背景技术

氯气由于具有极强的氧化性和较高的性价比，是水消毒、脱臭和化学制造过程中最常用的单质气体。如果出厂自来水没有氯或加氯量不够，在管网里就可能使细菌、大肠杆菌等微生物大量繁殖，影响管网水质。若水中的残留余氯超出余氯正常值范围，就会对人、环境将产生严重的危害，因此余氯含量是饮用水卫生标准中的一项重要指标，精确测量水中余氯的含量十分必要。在供水管网中必须保证一定的余氯量，国家对水质标准规定，余氯值一般应保持在0.5～0.6mg/L之间。

目前国内外多采用碘量法和比色法检测余氯含量，但是这两种方法都存在很大弊端。碘量法检测范围较小，只适用于测定余氯含量在1mg/L以上的水样，并且易受干扰，灵敏度低(0.05mg/L)；比色法易受水的浊度和色度的影响，所得结果的准确性差，而且这两种测量都易受诸多因素的影响。

因此，实有必要提供一种制备简单，且能够对水质余氯的测量更加精确，且能够进行实时测量的在线式余氯检测装置。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种余氯传感器及其制备方法以便提高更好的水质余氯。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种双信号响应的余氯传感器，其特征在于，包括叉指电极层以及所述叉指电极层上的传感层，所述传感层由氨基修饰的MOFs材料的三维光子晶体通过密堆积的方式构成，所述三维光子晶体的上表面作为余氯传感器的入射激光照射面，所述叉指电极层作为电信号输入端。

优选的，所述叉指电极层由陶瓷基叉指电极层、PI叉指电极层、PET叉指电极层、硅基叉指电极层、氧化铝叉指电极层中任意一种或多种组成。

优选的，所述传感层中氨基修饰的MOFs材料采用是具有水稳定性和酸稳定性的MOFs子系列材料。

优选的，所述传感层中氨基修饰的MOFs材料为MIL族或UIO族中的任意一种或多种。

优选的，所述氨基修饰的MOFs材料为MIL-101-NH₂，NIL-101-(NH₂)₂，UIO-66-NH₂或UIO-66-(NH₂)₂中的任意一种或多种。

优选的，所述余氯传感器为矩形传感器，多边形传感器，圆形硬质传感器或柔性片状集成传感器。

优选的，余氯传感器的电流输入及输出信号线设置在所述叉指电极层的侧表面。

为了解决上述问题，本发明还提供一种余氯传感器的制备方法，用于制备如上所述的余氯传感器，其特征在于，包括如下步骤：

通过氨基修饰制备具有的水稳定性与酸稳定性的MOFs材料；

将氨基修饰的MOFs材料复合到叉指电极层上，从而在叉指电极层表面形成密堆积的三维光子晶体结构。

优选的，将所述MOFs材料复合到叉指电极层包括如下步骤：

将氨基修饰的MOFs材料分散到水或有机溶剂中制备成凝胶；