[发明专利]一种一氧化碳荧光胶束探针及应用

说明书

一种一氧化碳荧光胶束探针及应用，属于一氧化碳检测试纸的制备工艺研究领域。该一氧化碳荧光胶束探针将探针分子置于胶束内，阳离子胶束的表面的正电荷可以相互排斥从而有利于阳离子胶束在试纸上的分散，交联胶束提供了稳定的探针分子环境，在与载体接触后不会使探针分子环境发生变化。一氧化碳在氟代溶剂中相比于其他溶剂有较高的溶解度，氟代胶束中的一氧化碳探针具有更高的检测灵敏度。该荧光胶束探针能够用于锂离子电池安全预警，比色型荧光探针提供的高灵敏优势，为电池快速预警提供了可靠方法。

技术领域

本发明涉及一种一氧化碳荧光胶束探针及应用，属于一氧化碳检测试纸的制备工艺研究领域。

背景技术

以锂离子电池为代表的电化学储能技术具有能量密度高、循环寿命长、绿色环保等优点，在电网中具备调峰、调频、备用、黑启动、应急等多重功能。近年来，电网侧储能系统的装机容量逐年提升，储能是推动未来智能电网发展的重要技术之一。作为一种高能量密度的电化学器件，锂离子电池的运行状态对电网设备的安全稳定有重要影响。因此，对锂离子电池进行有效的状态监控，对大规模储能系统发展和应用都具有重大意义。

当前，锂离子电池主要使用的电解液为碳酸乙烯酯或碳酸二甲酯等。电池在发生热失控的初期，有机电解液会在电池内部发生分解产生一氧化碳（CO）气体（也同时产生一氧化氮和硫化氢等其他气体），并且能在电池安全阀打开之前扩散到环境中。因此，对CO等特征气体进行实时监测，可以在电池出现异常的第一时间发出预警信号，并采取相应措施，保证电池系统的安全运行。

目前，对于CO已有经典的检测方法，如对CO有亚甲基分光光度计法、气相色谱法、液相色谱法等，其中，气相色谱法是最常规的检测方法，然而，此方法操作步骤繁琐，无法实现实时同步检测。商业化的电化学气体传感器，检测限低，已有市售便携设备，但实际应用过程中存在受湿度影响大、选择性差、响应时间长等问题。近年来，以气体分子在固体材料发生催化氧化时产生的发光现象为原料的催化发光技术具有响应迅速、选择性好、不受湿度影响等优点，弥补了电化学气体传感器的不足，但其传感温度较高，催化剂温度较差。以阻抗型气体传感器和电化学气体传感器为代表的电量型气体传感器（CN201811131211.3；CN201811036417.8；CN201711248169.9；CN201711045582.5；CN201710575099.1；CN201780038652.6）很多发明专利均集中于固体电解质中，依然没有解决好湿度影响大、选择性差及响应时间长等问题。光学气体传感器中包括光谱吸收型及荧光型。其中光谱型包括红外吸收型和紫外吸收型，原理上依靠气体分子本征的吸收来实现，比如CO在中远红外区域(2.5~1000 μm)中的4.65μm处和近红外区域(0.76~2.5 μm)中的1567 nm处都有吸收峰。在中远红外区域，CO的吸收主要是基频吸收，在4.65μm处吸收特别强烈，表现在红外吸收谱图上是强烈的吸收峰，但很容易受到外界干扰，给测量结果带来很大的不确定性，而且对光源要求比较高；近红外区域CO主要是倍频吸收，吸收比较弱。该方法仪器小型化困难，研制手持式检测仪存在非常大的难度，且抗干扰能力差。（Sens. Actuators, B: Chem.2013, 184, 33; Sens.Actuators, B: Chem. 2008, 131, 306; Inorg. Chem. 2013,52, 5924; Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 223504）