专利名称：紫外线照射量的检测器及检测方法
技术领域：
本发明属于一种紫外线照射量检测技术领域，尤其涉及一种基于氧化石墨烯/光催化剂复合材料的紫外线照射量的检测器及其制造方法和应用。
背景技术：
波长为100-400 nm的电滋波为紫外线，它是光谱中不可见的部分之一，能够达到地面的紫外线的波长大于四0 nm，短于四0 nm的紫外线已被大气臭氧层所吸收。在生产环境中凡是物体的温度达1200°C以上时，辐射光谱中即可出现紫外线，如冶炼炉、电焊、气焊等，汞石英灯、紫外线灯也可发射紫外线。紫外线对机体的作用与辐射的波长有关，波长越短，作用越强。紫外线与人类的生产、生活密切相关。紫外线具有杀菌作用，可以杀死空气中的细菌和物体表面的细菌。因此，临床上常利用紫外线来进行医疗器械和病室的消毒。但是，紫外线过度照射，则对机体有害。如紫外线强烈作用于皮肤时，可发生光照性皮炎，皮肤上出现红斑、痒、水疱、水肿等；作用于中枢神经系统，可出现头痛、头晕、体温升高等；作用于眼部，可引起结膜炎、角膜炎，称为光照性眼炎。甚至，长期大量接触紫外线可引起皮肤癌和诱发白内障。因此，监控紫外线照射量对人们的身体健康非常重要。石墨烯(GE)是一种由碳原子以Sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维平面材料，其基本重复结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，单层石墨烯理论比表面积高达 2630 m2/g。石墨烯具有许多优异的性质，例如，具有非常高的载流子迁移速率，室温下电子迁移率超過15000 cm2/ (V s)，而电阻率只约10_6 Ω ^m,是目前电阻率最小的材料。由于它的电阻率极低，电子传输速度快，因此被预期研发出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或电晶体。制备石墨烯的一种最常用的方法是化学还原法，即将氧化石墨烯进行化学还原。 与石墨烯截然不同的是，氧化石墨烯由于具有较高的0/C比例，电阻率非常高，基本不导电。在将氧化石墨烯还原为石墨烯的过程中，随着还原反应的进行，氧化石墨烯中的C原子由SP3杂化方式转变为SP2杂化方式，同时，电阻率逐渐下降，由不导电逐渐变为优良的超导体。
发明内容
解决的技术问题本发明提供一种紫外线照射量的检测器及其制造方法和应用， 通过利用光催化剂还原氧化石墨烯，在紫外线下对氧化石墨烯进行还原，通过监控还原产物石墨烯的电阻率，来监测紫外线照射量。当照射量超过预设值时，检测器将会进行报警警示。
技术方案紫外线照射量的检测器，包括氧化石墨烯/光催化剂复合薄片、面阻测量装置、计算单元和报警装置，所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片两端设有面阻测试探针， 面阻测试探针与面阻测量装置连接，面阻测量装置的信号输出端与计算单元的信号输入端连接，所述计算单元包含存储芯片，存储芯片中储存有面阻值-紫外线照射量标准曲线参数。该检测器还包括报警装置和/或显示屏，所述计算单元的信号输出端与报警装置和/或显示屏连接。上述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片上还设有遮光片，所述遮光片与氧化石墨烯 /光催化剂复合薄片活动连接。所述面阻测量装置为四探针测试仪。所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片制备方法为a、将氧化石墨烯和光催化剂混合，在研钵里面研磨5-60 min，并混合均勻；b、采用压片机对1-100 g的上述混合物施加压力，进行压片，获得均勻的氧化石墨烯/光催化剂复合薄片；其中氧化石墨烯和光催化剂的质量比为100 1-1 100 ；压片机施加压力为5 -50 MPa ；所述光催化剂为TiO2, ZnO, ZrO2 或 SnO2 ο紫外线照射量的检测器的检测方法，步骤为A、利用已知光功率密度的紫外线照射所述已知表面积的复合薄片，调整紫外线照射时间，测量复合薄片的面阻，根据紫外线照射量=复合薄片面积χ光功率密度χ照射时间，得到面阻值-紫外线照射量标准曲线；B、 用待测紫外线照射所述薄片，并测量薄片面阻；C、用步骤B得到的面阻与标准曲线比对，得到待测紫外线的照射强度。紫外线照射量的检测器的检测方法，测量氧化石墨烯/光催化剂复合薄片的面积，在给定环境中，氧化石墨烯/光催化剂复合薄片接受紫外线辐射，在给定时间内测量氧化石墨烯/光催化剂复合薄片的面阻值；根据紫外线照射量=氧化石墨烯/光催化剂复合薄片面积X光功率密度X照射时间，得到面阻值-紫外线照射量标准曲线，将标准曲线录入计算单元；将氧化石墨烯/光催化剂复合薄片插入检测器中，氧化石墨烯/光催化剂复合薄片暴露在待测紫外线辐射中，通过测量它的面阻值，利用标准曲线比较出紫外线照射量，当超过标准曲线值，检测器发出报警警示。有益效果
检测器适用于需要测量紫外线照射量的人员，尤其适用于长期暴露在紫外线环境中的人员进行自我检测，保护工作人员的身体健康；检测器工作薄片制备工艺简单易学，制造成本低，可以替换；检测器中无任何有毒有害试剂，对环境友好，无污染，对操作者无任何健康危险；检测方法快速便捷，重现性好，效率高；检测器轻便、可以随身携带，或者贴于人体外衣表面，便于经常暴露在紫外线下的人员进行观量。检测器设有报警系统可以在暴露过量紫外线的时候进行光或者声音报警，安全方便。可以根据实际需要，设置芯片中的紫外线照射量报警数值，体现检测器的人性化。检测器设有挡光片，在不需要测试的时候，用挡光片滤光，避免在非测试环境中复合薄片发生光催化反应，避免对测试结果带来干扰。
图1为检测器外形结构图。1、显示屏；2、报警装置；3、遮光片滑槽；4、遮光片；5、氧化石墨烯/光催化剂复合薄片；6、电源开关；7、复合薄片面阻测试探针；8、机身。图2为检测器组成框图。5、氧化石墨烯/光催化剂复合薄片；9、计算单元；2、报警装置；10、面阻测试四探针测试仪；6、电源开关；12、电池。
具体实施例方式实施例1
紫外线照射量的检测器，包括氧化石墨烯/光催化剂复合薄片5、面阻测量装置10、计算单元9和报警装置2，所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片两端设有面阻测试探针7，面阻测试探针与面阻测量装置10连接，面阻测量装置10的信号输出端与计算单元9的信号输入端连接，所述计算单元包含存储芯片，存储芯片中储存有面阻值-紫外线照射量标准曲线参数。该检测器还包括报警装置和/或显示屏，所述计算单元9的信号输出端与报警装置2和/或显示屏1连接。上述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片上设有遮光片4，所述遮光片与氧化石墨烯/光催化剂复合薄片活动连接。所述面阻测量装置为四探针测试仪。a、制备氧化石墨烯/TW2复合薄片。b、用游标卡尺测量氧化石墨烯/TW2复合薄片直径，计算其面积。C、用紫外灯对上述复合薄片进行照射，波长为254 nm，光功率密度为270 μ /cm2, 在照射时间分别为0 h，2 h，4 h，6 h，8 h，10 h，12 h，14 h，16 h，18 h，20 h，22 h，24 h，48 h，72 h，96 h，120 h，144 h，168 h，192 h，216 h时测量复合薄片面阻值。得到面阻值-紫
外线照射量标准曲线，将标准曲线录入计算单元。其中紫外线照射量=复合薄片面积X光功率密度X照射时间
d、将复合薄片插入检测器中，复合薄片暴露波长为254 nm的环境中时，检测器利用标准曲线可以对照查询出紫外线照射量，显示紫外线照射量。当检测器超过预设照射量，检测器发出报警警示。其中复合薄片制备方法为
a、将质量比为10 1的氧化石墨烯和TW2纳米颗粒混合，在研钵里面研磨5 min，混合均勻。b、采用压片机将1 g的上述混合物进行压片，压强为5 MPa，获得均勻的氧化石墨烯/T^2复合薄片。
实施例2
紫外线照射量的检测器，包括氧化石墨烯/光催化剂复合薄片5、面阻测量装置10、计算单元9和报警装置2，所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片两端设有面阻测试探针7，面阻测试探针与面阻测量装置10连接，面阻测量装置10的信号输出端与计算单元9的信号输入端连接，所述计算单元包含存储芯片，存储芯片中储存有面阻值-紫外线照射量标准曲线参数。该检测器还包括报警装置和/或显示屏，所述计算单元9的信号输出端与报警装置2和/或显示屏1连接。上述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片上设有遮光片4，所述遮光片与氧化石墨烯/光催化剂复合薄片活动连接。所述面阻测量装置为四探针测试仪。a、制备氧化石墨烯/ZnO复合薄片。b、用游标卡尺测量氧化石墨烯/ZnO复合薄片的直径，计算其面积。C、用紫外灯对上述复合薄片进行照射，波长为365 nm，光功率密度为270 μ /cm2, 在照射时间分别为 0 h，2 h，4 h，6 h, 8 h，10 h，12 h，14 h，16 h，18 h，20 h，22 h，24 h，48 h，72 h，96 h，120 h，144 h，168 h，192 h，216 h时测量复合薄片面阻值。得到面阻值-紫外线照射量标准曲线，将标准曲线录入计算单元。紫外线照射量=复合薄片面积X光功率密度X照射时间
d、将复合薄片插入检测器中，复合薄片暴露波长为365 nm的紫外线环境中时，检测器利用标准曲线可以对照查询出紫外线照射量，并在显示屏显示数值。当该数值超过预设上限值时，检测器发出报警警示。其中复合薄片制备方法为
a、将质量比为100 1的氧化石墨烯和ZnO纳米颗粒混合，在研钵里面研磨20 min，混合均勻。b、采用压片机将50 g的上述混合物进行压片，压强为50 MPa，获得均勻的氧化石墨烯/ZnO复合薄片。 实施例3
紫外线照射量的检测器，包括氧化石墨烯/光催化剂复合薄片5、面阻测量装置10、计算单元9和报警装置2，所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片两端设有面阻测试探针7，面阻测试探针与面阻测量装置10连接，面阻测量装置10的信号输出端与计算单元9的信号输入端连接，所述计算单元包含存储芯片，存储芯片中储存有面阻值-紫外线照射量标准曲线参数。该检测器还包括报警装置和/或显示屏，所述计算单元9的信号输出端与报警装置2和/或显示屏1连接。上述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片上设有遮光片4，所述遮光片与氧化石墨烯/光催化剂复合薄片活动连接。所述面阻测量装置为四探针测试仪。a、制备氧化石墨烯/ 复合薄片。b、用游标卡尺测量氧化石墨烯/ 复合薄片的直径，计算其面积。C、在自然光下对上述复合薄片进行照射，紫外线光功率密度为1 W/cm2，在照射时间分别为0 h，0. 5 h，l h, 1. 5 h，2 h，2. 5 h，3 h，3. 5 h，4 h，4. 5 h，5 h，5. 5 h，6 h时用四
探针测试仪测量复合薄片面阻值。得到面阻值-紫外线照射量标准曲线，将标准曲线录入计算单元。紫外线照射量=复合薄片面积X光功率密度X照射时间
d、将复合薄片插入检测器中，复合薄片暴露在自然光环境中时，检测器利用标准曲线可以对照查询出紫外线照射量，并在显示屏显示数值。当该数值超过预设上限值时，检测器发出报警警示。其中复合薄片制备方法为a、将质量比为1 :100的氧化石墨烯和^O2纳米颗粒混合，在研钵里面研磨60 min，混合均勻。b、采用压片机将100 g的上述混合物进行压片，压强为25 MPa，获得均勻的氧化石墨烯/ZrO2复合薄片。 实施例4
紫外线照射量的检测器，包括氧化石墨烯/光催化剂复合薄片5、面阻测量装置10、计算单元9和报警装置2，所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片两端设有面阻测试探针7，面阻测试探针与面阻测量装置10连接，面阻测量装置10的信号输出端与计算单元9的信号输入端连接，所述计算单元包含存储芯片，存储芯片中储存有面阻值-紫外线照射量标准曲线参数。该检测器还包括报警装置和/或显示屏，所述计算单元9的信号输出端与报警装置2和/或显示屏1连接。上述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片上设有遮光片4，所述遮光片与氧化石墨烯/光催化剂复合薄片活动连接。所述面阻测量装置为四探针测试仪。a、制备氧化石墨烯/SnA复合薄片。b、用游标卡尺测量氧化石墨烯/SnA复合薄片的直径，并计算其面积。C、在自然光下对上述复合薄片进行照射，光功率密度为1 W/cm2，在照射时间分别为 0 h, 10 h，20 h，30 h，40 h，50 h，60 h，70 h，80 h，90 h，100 h，120 h 时测量复合薄片
面阻值。得到面阻值-紫外线照射量标准曲线，将标准曲线录入计算单元。紫外线照射量=复合薄片面积X光功率密度X照射时间
d、将复合薄片插入检测器中，复合薄片暴露在自然光环境中时，检测器利用标准曲线可以对照查询出紫外线照射量，并在显示屏显示数值。当该数值超过预设上限值时，检测器发出报警警示。其中复合薄片制备方法为
a、将质量比为1 :1的氧化石墨烯和SnA纳米颗粒混合，在研钵里面研磨60 min，混合均勻。b、采用压片机将10 g的上述混合物进行压片，压强为20 MPa，获得均勻的氧化石墨烯/SnA复合薄片。_
实施例5
紫外线照射量的检测器，包括氧化石墨烯/光催化剂复合薄片5、面阻测量装置10、计算单元9和报警装置2，所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片两端设有面阻测试探针7，面阻测试探针与面阻测量装置10连接，面阻测量装置10的信号输出端与计算单元9的信号输入端连接，所述计算单元包含存储芯片，存储芯片中储存有面阻值-紫外线照射量标准曲线参数。该检测器还包括报警装置和/或显示屏，所述计算单元9的信号输出端与报警装置2和/或显示屏1连接。上述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片上设有遮光片4，所述遮光片与氧化石墨烯/光催化剂复合薄片活动连接。所述面阻测量装置为四探针测试仪。所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片制备方法为a、将氧化石墨烯和光催化剂混合，在研钵里面研磨5-60 min，并混合均勻；b、采用压片机对1-100 g的上述混合物施加压力，进行压片，获得均勻的氧化石墨烯/光催化剂复合薄片；其中氧化石墨烯和光催化剂的质量比为100 1-1 100 ；压片机施加压力为5 -50 MPa ；所述光催化剂为TiO2, ZnO, ZrO2 或 SnO2 ο紫外线照射量的检测器的检测方法，步骤为A、利用已知光功率密度的紫外线照射所述已知表面积的复合薄片，调整紫外线照射时间，测量复合薄片的面阻，根据紫外线照射量=复合薄片面积χ光功率密度χ照射时间，得到面阻值-紫外线照射量标准曲线；B、 用待测紫外线照射所述薄片，并测量薄片面阻；C、用步骤B得到的面阻与标准曲线比对，得到待测紫外线的照射强度。紫外线照射量的检测器的检测方法，测量氧化石墨烯/光催化剂复合薄片的面积，在给定环境中，氧化石墨烯/光催化剂复合薄片接受紫外线辐射，在给定时间内测量氧化石墨烯/光催化剂复合薄片的面阻值；根据紫外线照射量=氧化石墨烯/光催化剂复合薄片面积X光功率密度X照射时间，得到面阻值-紫外线照射量标准曲线，将标准曲线录入计算单元；将氧化石墨烯/光催化剂复合薄片插入检测器中，氧化石墨烯/光催化剂复合薄片暴露在待测紫外线辐射中，通过测量它的面阻值，利用标准曲线比较出紫外线照射量，当超过标准曲线值，检测器发出报警警示。
权利要求
1.紫外线照射量的检测器，其特征在于包括氧化石墨烯/光催化剂复合薄片(5)、面阻测量装置(10)、计算单元(9)和报警装置(2)，所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片两端设有面阻测试探针(7)，面阻测试探针与面阻测量装置(10)连接，面阻测量装置(10)的信号输出端与计算单元(9)的信号输入端连接，所述计算单元包含存储芯片，存储芯片中储存有面阻值-紫外线照射量标准曲线参数。
2.根据权利要求1所述的紫外线照射量的检测器，其特征在于还包括报警装置和/或显示屏，所述计算单元(9)的信号输出端与报警装置(2)和/或显示屏(1)连接。
3.根据权利要求1所述的紫外线照射量的检测器，其特征在于所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片上还设有遮光片(4)，所述遮光片与氧化石墨烯/光催化剂复合薄片活动连接。
4.根据权利要求1所述的紫外线照射量的检测器，其特征在于所述面阻测量装置为四探针测试仪。
5.根据权利要求1所述的紫外线照射量的检测器，其特征在于所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片制备方法为a、将氧化石墨烯和光催化剂混合，在研钵里面研磨5-60 min，并混合均勻；b、采用压片机对1-100 g的上述混合物施加压力，进行压片，获得均勻的氧化石墨烯/光催化剂复合薄片；其中氧化石墨烯和光催化剂的质量比为100 1-1 100 ；压片机施加压力为5 -50 MPa ；所述光催化剂为Ti02、ZnO, ZrO2或Sn02。
6.紫外线照射量的检测器的检测方法，其特征在于步骤为A、利用已知光功率密度的紫外线照射权1所述已知表面积的复合薄片，调整紫外线照射时间，测量复合薄片的面阻， 根据紫外线照射量=复合薄片面积X光功率密度X照射时间，得到面阻值-紫外线照射量标准曲线；B、用待测紫外线照射所述薄片，并测量薄片面阻；C、用步骤B得到的面阻与标准曲线比对，得到待测紫外线的照射强度。
7.紫外线照射量的检测器的检测方法，其特征在于测量氧化石墨烯/光催化剂复合薄片的面积，在给定环境中，氧化石墨烯/光催化剂复合薄片接受紫外线辐射，在给定时间内测量氧化石墨烯/光催化剂复合薄片的面阻值；根据紫外线照射量=氧化石墨烯/光催化剂复合薄片面积X光功率密度X照射时间，得到面阻值-紫外线照射量标准曲线，将标准曲线录入计算单元；将氧化石墨烯/光催化剂复合薄片插入检测器中，氧化石墨烯/光催化剂复合薄片暴露在待测紫外线辐射中，通过测量它的面阻值，利用标准曲线比较出紫外线照射量，当超过标准曲线值，检测器发出报警警示。
全文摘要
紫外线照射量的检测器及检测方法，其中检测器包括氧化石墨烯/光催化剂复合薄片、面阻测量装置、计算单元和报警装置，所述氧化石墨烯/光催化剂复合薄片两端设有面阻测试探针，面阻测试探针与面阻测量装置连接，面阻测量装置的信号输出端与计算单元的信号输入端连接，所述计算单元包含存储芯片，存储芯片中储存有面阻值-紫外线照射量标准曲线参数。检测器适用于需要测量紫外线照射量的人员，尤其适用于长期暴露在紫外线环境中的人员进行自我检测，保护工作人员的身体健康。
文档编号B01J23/06GK102243100SQ20111009883
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者代云茜, 孙岳明, 王春龙, 赵一凡, 郑颖平, 马艺文, 齐齐 申请人:东南大学