[发明专利]一种防污型氧敏感膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种防污型氧敏感膜及其制备方法和应用，属于材料领域。本发明通过PEG对硅氧烷膜基体进行改性，然后氧敏剂混合，制备得到防污型氧敏感膜。本发明方法所得防污型氧敏感膜具有良好的抗污染性，且保障了对分子氧有较灵敏的响应，能使溶解氧传感器的使用寿命大大增加，减少检测成本，将使光学溶解氧传感器的应用更为广泛、经济和可靠。

技术领域

本发明涉及一种防污型氧敏感膜及其制备方法和应用，属于材料领域。

背景技术

水中溶解氧浓度的含量是评价水质环境的重要指标，也是水中生物必不可少的生存条件。溶解氧测定的方法种类很多，主要有碘量法、电化学法、分光光度法和荧光分析法。其中，碘量法虽测量较为准确，但程序过于繁琐，消耗时间过长且无法在线分析。电化学法虽然实现了在线检测，但测量过程中会不断消耗样品中的氧气，并要不停地对样品进行搅拌。分光光度法是通过还原态指示剂与氧分子进行氧化反应后根据吸光度变化来测定溶解氧浓度，该方法操作简便，但准确度有待提高。荧光分析法是利用分子氧对特定的荧光物质有荧光猝灭作用，根据猝灭强度及时间测定溶解氧浓度。该方法不仅可以在线检测，而且不消耗样品中的氧气，灵敏度高，操作简便且检出限低，不需要参比电极，无需在过程中进行搅拌、数据重现性好，而且也不受外界电磁场的干扰。因此近年来溶解氧传感器的研究基本都集中在光学溶解氧传感器。

光学溶解氧传感器是基于分子氧对有机染料、多环芳烃或过渡金属配合物的荧光有猝灭作用的特点而研制的，这一方法克服了Winkler碘量法和Clark电化学法的不足。光学溶解氧传感器的性能主要取决于氧敏感膜的性能，即对氧的通透性、对氧的敏感性和较长的使用寿命等。尽管在过去的几十年时间里，氧敏感膜的研制已取得了一些进展，但在实际应用中，检测对象(如水体)大多较复杂，会有一些藻类或者其他污染物对氧敏感膜造成污染，不仅会影响测定的灵敏度和准确度，而且会使氧敏感膜的使用寿命大大缩短，从而导致在实际使用过程中需经常性校准及更换氧敏感膜，使仪器现场维护工作量及测量成本大大增加。

发明内容

技术问题：

防污涂层(涂料)中最有效的两类技术是生物灭杀和污损释放。生物灭杀，即在涂层(涂料)中含有生物灭杀剂，尽管防污效果很好，但会引起较严重的生态污染。污损释放技术具有对环境友好的特点，使其成为未来的主要研究方向。目前污损释放涂层(涂料)以有机硅系列和氟化系列为主。最有效的防污涂层(涂料)材料无法保证具有良好有氧溶解性和氧渗透性，同时常见的氧敏感膜基体无法保证具有有良好的抗污染性。所以，如何有效地防止膜污染的同时还保证优异的是光学溶解氧传感性能在实际应用中亟待解决的关键问题。

技术方案：

本发明构建了一种防污型氧敏感膜，使所制备的氧敏感膜在保持测量灵敏度和准确度的同时，有效地减免了膜污染，延长光学溶解氧传感器的使用寿命，减少检测成本，将使光学溶解氧传感器的应用更为广泛、经济和可靠。

本发明通过PEG对硅氧烷膜基体的改性，以铂卟啉为氧敏剂，制备防污型氧敏感膜。该防污型氧敏感膜具有良好的抗污染性，且对分子氧有较灵敏的响应，能使溶解氧传感器的使用寿命大大增加。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种制备防污型氧敏感膜的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将聚二甲基硅氧烷类化合物(PDMS)和四乙氧基硅氧烷(TEOS)混匀，加热回流进行反应；

(2)步骤(1)中反应结束后，加入聚乙二醇类化合物(PEG)，进行改性反应；

(3)步骤(2)中反应结束后，获得反应液，加入氧敏剂，混匀，获得混合体系；然后均匀涂覆于基底上，固化，即得防污型氧敏感膜。

在本发明的一种实施方式中，所述聚二甲基硅氧烷类化合物(PDMS)的结构如下所示：