一种可重复利用的有机气体检测薄膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可重复利用的有机气体检测薄膜的制备方法。其具体步骤如下：沉积液A，B的配制；在支撑体上沉积膜，将支撑体浸没入沉积液A中，一段时间后取出；再将支撑体浸没入去离子水中，一段时间后取出；接着将支撑体浸没入沉积液B中，一段时间后取出；最后再将支撑体浸没入去离子水中，一段时间后取出，完成一层膜的沉积。所制备的薄膜可以用来检测多种有机挥发物，响应速度较快，对不同种有机挥发物有不同颜色响应，且在不含有机挥发物环境下薄膜颜色可迅速恢复。该薄膜制备方法工艺简单、成本较低，具有良好的大规模生产前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可重复利用的有机气体检测薄膜的制备方法。所制备的薄膜可以用来检测多种有机挥发物如乙醇，丙酮，N-N-二甲基甲酰胺等，检测速度较快，对不同种有机挥发物有不同颜色响应，且在不含有机挥发物环境下薄膜颜色可迅速恢复。
技术介绍
自从18世纪初，普鲁士蓝在德国被意外发现以来，普鲁士蓝类似物也随之而来的蓬勃发展壮大起来，其各种性质被人们所广泛研究。而某些普鲁士蓝类似物中的某些过渡金属离子由于配位环境的改变可能会出现变色现象。随着科学技术的发展，人们越来越重视生活环境的绿色与健康。而其中挥发性有机物(VOCs)对人类身体会造成极大的危害，逐渐得到了大家的关注，在生活及生产中VOCs的含量也有明确的法规上限。挥发性有机物(VOCs)的危害很明显，当居室中VOC浓度超过一定浓度时，在短时间内人们感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力；严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。VOC伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。居室内VOC污染已引起各国重视。VOC测试方法通常分为两种：一种是快速出数据的PID检测法，一种是气相色谱法。两种方法所用仪器较昂贵。而且操作需要专业人员。因此，开发出一种操作简便、价格低廉、可重复使用的检测材料具有极大的实际意义及广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种可重复利用的气有机体检测薄膜的方法。该方法简便可控，适用于各种工业生产及室内装修中产生的丙酮，甲醇等VOC的检测。可以大批量的对此膜进行制备，具有良好的大规模生产前景。本专利技术的技术方案为：一种可重复利用的有机气体检测薄膜的制备方法，其具体步骤如下：步骤1：沉积液A，B的配制；将阴离子供体与酸溶液混合配制沉积液A，将阳离子供体与酸溶液混合配制沉积液B；其中沉积液A和沉积液B所用酸相同，且具有相同的浓度；所述阴离子供体为K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6或K3[Co(CN)6]中的一种；所述阳离子供体为FeCl3、ZnCl2或CoCl2中的一种；所述酸为盐酸、硫酸或硝酸中的一种；步骤2：支撑体上沉积膜；将支撑体浸没入沉积液A中，一段时间后取出；再将支撑体浸没入去离子水中，一段时间后取出；接着将支撑体浸没入沉积液B中，一段时间后取出；最后再将支撑体浸没入去离子水中，一段时间后取出，完成一层膜的沉积；步骤3：重复步骤2，沉积结束后将所制备薄膜自然晾干或烘干，得到可重复利用的有机气体检测薄膜。优选沉积液A和沉积液B中阴阳离子的浓度均为0.001-0.1M；酸的浓度均为0.01-0.5M。优选上述的支撑体为氧化铝陶瓷、PVDF无纺布或ITO导电玻璃中的一种。优选步骤2中环境温度(也是沉积液A和沉积液B的温度)控制在15-35℃；在沉积液A和沉积液B中沉积时间均为1-10min；浸没去离子的时间均为10-60s。根据所制备膜的要求，一般重复步骤2的次数为50-200次。有益效果：本专利技术是基于层层自组装普鲁士蓝类似物修饰膜的制备工艺。利用普鲁士蓝类似物与支撑体之间的作用力为结合，可以在多孔基底上上直接的沉积上一层普鲁士蓝类似物。由于利用阴阳离子之间的反应来合成普鲁士蓝类似物，可以依靠静电力作用，通过控制循环交替浸渍的次数来控制膜厚。如果膜太薄就会看不出明显变色效果，膜太厚就会延迟变色时间。同时由于其沉积为吸附过程，沉积时间以及环境温度对沉积上、在支撑体上的普鲁士蓝膜厚具有影响。如果膜太薄就会看不出明显变色效果，膜太厚就会延迟变色时间。普鲁士蓝膜厚随着沉积次数、沉积时间以及环境温度的增加而增大。本专利技术方法简单、经济并且可以适用于大批量膜的生产。附图说明图1为25℃下层层自组装次数为100的可重复利用的有机气体检测薄膜的扫面电镜(SEM)的表征图。图2为15℃下层层自组装次数为200的可重复利用的有机气体检测薄膜的扫面电镜(SEM)的表征图。具体实施方式实施例11)配制相同浓度的K3Co(CN)6的盐酸水溶液及CoCl2的盐酸水溶液，K3Co(CN)6与CoCl2溶液的浓度为0.01M，盐酸的浓度为0.1M,将PVDF无纺布剪成大小合适的形状作为支撑体；2)环境温度控制在25℃将支撑体浸没入沉积液A中5min后取出；再将支撑体浸没入去离子水中10s后取出；接着将支撑体浸没入沉积液B中5min后取出；最后再将支撑体浸没入去离子水中10s后取出。以上操作重复100次。将制备好的膜烘干。所制备的可重复利用的有机气体检测薄膜的扫面电镜(SEM)的表征图如图1所示，从图上可以看出膜颗粒大小均匀，膜生长较致密。实施例21)配制相同浓度的K3Fe(CN)6的硝酸水溶液及CoCl2的硝酸水溶液，K3Fe(CN)6与CoCl2溶液的浓度为0.05M，硝酸的浓度为0.01M,将ITO导电玻璃支撑体分别用丙酮，乙醇及去离子水超声清洗十分钟。2)环境温度控制在25℃将支撑体浸没入沉积液A中10min后取出；再将支撑体浸没入去离子水中10s后取出；接着将支撑体浸没入沉积液B中10min后取出；最后再将支撑体浸没入去离子水中10s后取出。以上操作重复80次。将制备好的膜烘干。实施例31)配制相同浓度的K3Co(CN)6的硫酸水溶液及ZnCl2的硫酸水溶液，K3Co(CN)6与ZnCl2溶液的浓度为0.1M，硫酸的浓度为0.5M,将ITO导电玻璃支撑体分别用丙酮，乙醇及去离子水超声清洗十分钟。2)环境温度控制在35℃将支撑体浸没入沉积液A中1min后取出；再将支撑体浸没入去离子水中30s后取出；接着将支撑体浸没入沉积液B中1min后取出；最后再将支撑体浸没入去离子水中30s后取出。以上操作重复50次。将制备好的膜烘干。实施例41)配制相同浓度的K3Co(CN)6的盐酸水溶液及FeCl3的盐酸水溶液，K3Co(CN)6与FeCl3溶液的浓度为0.001M，盐酸的浓度为0.1M,将PVDF无纺布剪成大小合适的形状作为支撑体；3)环境温度控制在15℃将支撑体浸没入沉积液A中2min后取出；再将支撑体浸没入去离子水中60s后取出；接着将支撑体浸没入沉积液B中2min后取出；最后再将支撑体浸没入去离子水中60s后取出。以上操作重复200次。将制备好的膜烘干。所制备的可重复利用的有机气体检测薄膜的扫面电镜(SEM)的表征图如图2所示，从图上可以看出膜颗粒大小均匀，膜生长较致密。实施例1-4所制备的气体传感膜的具体使用方法如下：基于以上的实施例，将所制备的膜，裁剪成大小合适的形状，放入不同种类的挥发性有机物氛围中，观察变色状态及响应时间，实验结果见表一.。该气体传感膜变色后，放回空气中可自行恢复原来的状态，是一个可重复使用的气体传感膜，恢复原来状态的时间见表二。表一薄膜在不同有机挥发物氛围下变色时间实例1实例2实例3实例4甲醇6min7min8min9min乙腈8min9min10min12min丙酮5min5min8min7min乙醇3min3min5min4minDMF10min11min13min16minDMSO12min13min15min18min表二薄膜变色后恢复本色所需时间实例1实例2实例3实例4甲醇3min2min2min3min乙腈3min2.5min3min2min丙酮3.5min3min4min4.5min乙醇2min1.5min2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重复利用的有机气体检测薄膜的制备方法，其具体步骤如下：步骤1：沉积液A，B的配制；将阴离子供体与酸溶液混合配制沉积液A，将阳离子供体与酸溶液混合配制沉积液B；其中沉积液A和沉积液B所用酸相同，且具有相同的浓度；所述阴离子供体为K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6或K3[Co(CN)6]中的一种；所述阳离子供体为FeCl3、ZnCl2或CoCl2中的一种；所述的酸为盐酸、硫酸或硝酸中的一种；步骤2：支撑体上沉积膜；将支撑体浸没入沉积液A中，一段时间后取出；再将支撑体浸没入去离子水中，一段时间后取出；接着将支撑体浸没入沉积液B中，一段时间后取出；最后再将支撑体浸没入去离子水中，一段时间后取出，完成一层膜的沉积；步骤3：重复步骤2，沉积结束后将所制备薄膜自然晾干或烘干，得到可重复利用的有机气体检测薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种可重复利用的有机气体检测薄膜的制备方法，其具体步骤如下：步骤1：沉积液A，B的配制；将阴离子供体与酸溶液混合配制沉积液A，将阳离子供体与酸溶液混合配制沉积液B；其中沉积液A和沉积液B所用酸相同，且具有相同的浓度；所述阴离子供体为K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6或K3[Co(CN)6]中的一种；所述阳离子供体为FeCl3、ZnCl2或CoCl2中的一种；所述的酸为盐酸、硫酸或硝酸中的一种；步骤2：支撑体上沉积膜；将支撑体浸没入沉积液A中，一段时间后取出；再将支撑体浸没入去离子水中，一段时间后取出；接着将支撑体浸没入沉积液B中，一段时间后取出；最后再将支撑体浸没入去离子水中，一段时间后取出...

【专利技术属性】
技术研发人员：金万勤，任小明，汤化宇，储震宇，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32