一种pH值传感器的制备方法

本发明属于化学分析，具体涉及一种ph值传感器的制备方法。

背景技术：

1、气溶胶ph值是气溶胶一个重要特征，其影响着相关反应过程和参数，例如非均相反应、相分离和金属离子溶解等。以往研究常采用间接法对气溶胶ph值进行估算，如离子平衡法、摩尔比法和热力学平衡模型等。然而这些估算存在一定的不确定性，并且受到特定假设条件的限制。因此，需要开发一种可靠的直接测量方法。

2、得益于样品无损的指纹识别优势，基于表面增强拉曼光谱(sers)的ph值传感器受到了人们越来越多的关注。将对ph值敏感的信号分子修饰到au或ag贵金属基底上，形成纳米级的sers传感器可用于ph分析。这类传感器在酸碱环境里会形成不同的官能团，从而表现出不同的sers特征峰和信号强度。这种新型装配材料在放大信号的同时实现了对ph值的特异性检测。但现有技术中的基底材料大多是溶胶体系，检测的操作过程繁琐，此外已有的现有技术中使用的基质多为水体，然而实际应用中环境介质具有多样性。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种ph值传感器的制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明技术方案之一：一种ph值传感器的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)制备pdda修饰的fe3o4/sio2磁性颗粒和au纳米颗粒溶胶；

5、(2)将步骤(1)制备的pdda修饰的fe3o4/sio2磁性颗粒分散于步骤(1)制备的au纳米颗粒溶胶中反应，外磁场分离，得到fe3o4/sio2/au颗粒，之后将fe3o4/sio2/au颗粒加入去离子水中，得到fe3o4/sio2/au悬浊液；

6、(3)在步骤(2)得到的fe3o4/sio2/au悬浊液加入patp溶液中反应，外磁场分离，得到所述ph值传感器。

7、进一步地，步骤(1)中，所述pdda修饰的fe3o4/sio2磁性颗粒的制备方法为：将fe3o4/sio2磁性颗粒分散于pdda溶液中，搅拌条件下反应，沉淀物水洗，得到所述pdda修饰的fe3o4/sio2磁性颗粒。

8、更进一步地，所述fe3o4/sio2磁性颗粒的制备方法为硅酸四乙酯水解法，其中，fe3o4的制备方法为高温分解法，fe3o4的粒径为300nm；所述pdda溶液的制备方法为：向质量分数为20％的pdda中加入去离子水、柠檬酸钠和氯化钠，其中，pdda、去离子水、柠檬酸钠和氯化钠的质量体积比为10ml∶90ml∶88mg∶12mg；所述fe3o4/sio2磁性颗粒与pdda溶液的质量体积比为1mg∶1ml；所述反应的时间为15-25min。

9、进一步地，步骤(1)中，所述au纳米颗粒溶胶的制备方法为：将haucl4溶液在搅拌条件下加热，之后保持加热温度和搅拌转速加入柠檬酸钠溶液进行反应，得到au纳米颗粒溶胶；

10、更进一步地，所述haucl4溶液的制备方法为：将体积分数为2％的haucl4加入到去离子水中，其中，haucl4与去离子水的体积比为1∶23；所述搅拌转速为1800-2200r/min，搅拌时间为15-25min；所述加热温度为100-150℃；所述柠檬酸钠溶液为每8ml柠檬酸钠溶液中含有400mg无水柠檬酸钠；所述反应时间为15-25min。

11、进一步地，步骤(2)中，所述pdda修饰的fe3o4/sio2磁性颗粒、au纳米颗粒溶胶和去离子水的质量体积比为0.03g∶200ml∶3ml；所述反应为于23～27℃的摇床中摇晃反应15-25min。

12、更进一步地，将fe3o4/sio2/au颗粒加入去离子水前，还需用去离子水冲洗fe3o4/sio2/au颗粒2-3次。

13、进一步地，步骤(3)中，所述patp溶液的制备方法为：将patp溶解于无水乙醇中得到patp母液，之后用去离子水稀释至浓度为10-3m，10-4m或10-5m，其中，patp和无水乙醇的质量体积比为0.12519g：10ml；所述fe3o4/sio2/au悬浊液与patp溶液的体积比为150μl∶15ml；所述反应为于23～27℃的摇床中摇晃反应25-35min。

14、本发明技术方案之二：上述的ph值传感器的制备方法制备得到的ph值传感器在液体ph响应方面的应用，具体包括以下步骤：将50μlph值传感器与1ml被测溶液混合20min，之后用外加磁场对响应ph后的ph值传感器进行回收，并使用拉曼光谱仪进行信号采集，得到被测溶液的ph响应sers光谱图。

15、本发明技术方案之三：上述的ph值传感器的制备方法制备得到的ph值传感器在气体ph响应方面的应用，具体包括以下步骤：取4μlph值传感器于硅片上，底部使用磁铁固定，被测气体流经基底接触30min，之后用外加磁场对响应ph后的ph值传感器进行回收，并使用拉曼光谱仪进行信号采集，得到被测气体的ph响应sers光谱图。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明对材料方法进行了优化，设计了一种ph值传感器，通过层层自组装法合成稳定的fe3o4/sio2/au材料(fa材料)；fe3o4的磁性使得fa能够被外加磁场聚集，实现了sers热点的接触增强和信号放大，从而能够对ph值进行灵敏检测，而且fe3o4的磁性能够使得fa-patp从ph值响应后的溶液或气体中分离出来，使fa-patp适用于多种环境介质；在fa上修饰patp，形成sers传感器fa-patp，该传感器对ph值有响应，可以实现对ph值的检测。

技术特征：

1.一种ph值传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的ph值传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述pdda修饰的fe3o4/sio2磁性颗粒的制备方法为：将fe3o4/sio2磁性颗粒分散于pdda溶液中，搅拌条件下反应，沉淀物水洗，得到所述pdda修饰的fe3o4/sio2磁性颗粒。

3.根据权利要求2所述的ph值传感器的制备方法，其特征在于，所述fe3o4/sio2磁性颗粒的制备方法为硅酸四乙酯水解法，其中，fe3o4的制备方法为高温分解法，fe3o4的粒径为300nm；所述pdda溶液的制备方法为：向质量分数为20％的pdda中加入去离子水、柠檬酸钠和氯化钠，其中，pdda、去离子水、柠檬酸钠和氯化钠的质量体积比为10ml∶90ml∶88mg∶12mg；所述fe3o4/sio2磁性颗粒与pdda溶液的质量体积比为1mg∶1ml；所述反应的时间为15-25min。

4.根据权利要求1所述的ph值传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述au纳米颗粒溶胶的制备方法为：将haucl4溶液在搅拌条件下加热，之后保持加热温度和搅拌转速加入柠檬酸钠溶液进行反应，得到au纳米颗粒溶胶。

5.根据权利要求4所述的ph值传感器的制备方法，其特征在于，所述haucl4溶液的制备方法为：将体积分数为2％的haucl4加入到去离子水中，其中，haucl4与去离子水的体积比为1∶23；所述搅拌转速为1800-2200r/min，搅拌时间为15-25min；所述加热温度为100-150℃；所述柠檬酸钠溶液为每8ml柠檬酸钠溶液中含有400mg无水柠檬酸钠；所述反应时间为15-25min。

6.根据权利要求1所述的ph值传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述pdda修饰的fe3o4/sio2磁性颗粒、au纳米颗粒溶胶和去离子水的质量体积比为0.03g∶200ml∶3ml；所述反应为于23～27℃的摇床中摇晃反应15-25min。

7.根据权利要求1所述的ph值传感器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述patp溶液的制备方法为：将patp溶解于无水乙醇中得到patp母液，之后用去离子水稀释至浓度为10-3m，10-4m或10-5m，其中，patp和无水乙醇的质量体积比为0.12519g：10ml；所述fe3o4/sio2/au悬浊液与patp溶液的体积比为150μl∶15ml；所述反应为于23～27℃的摇床中摇晃反应25-35min。

8.权利要求1-7任一项所述的ph值传感器的制备方法制备得到的ph值传感器在液体ph响应方面的应用，其特征在于，包括以下步骤：将50μlph值传感器与1ml被测溶液混合20min，之后用外加磁场对响应ph后的ph值传感器进行回收，并使用拉曼光谱仪进行信号采集，得到被测溶液的ph响应sers光谱图。

9.权利要求1-7任一项所述的ph值传感器的制备方法制备得到的ph值传感器在气体ph响应方面的应用，其特征在于，包括以下步骤：取4μlph值传感器于硅片上，底部使用磁铁固定，被测气体流经基底接触30min，之后用外加磁场对响应ph后的ph值传感器进行回收，并使用拉曼光谱仪进行信号采集，得到被测气体的ph响应sers光谱图。

技术总结
本发明公开了一种pH值传感器的制备方法，属于化学分析技术领域，具体包括以下步骤：(1)制备PDDA修饰的Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/SiO<subgt;2</subgt;磁性颗粒和Au纳米颗粒溶胶；(2)将步骤(1)制备的PDDA修饰的Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/SiO<subgt;2</subgt;磁性颗粒分散于步骤(1)制备的Au纳米颗粒溶胶中反应，外磁场分离，得到Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/SiO<subgt;2</subgt;/Au颗粒，之后将Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/SiO<subgt;2</subgt;/Au颗粒加入去离子水中，得到Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/SiO<subgt;2</subgt;/Au悬浊液；(3)在步骤(2)得到的Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/SiO<subgt;2</subgt;/Au悬浊液加入pATP溶液中反应，外磁场分离，得到所述pH值传感器。本发明制备的pH值传感器对pH值能够特异性识别，且检测灵敏，能够适用于多种环境介质。

技术研发人员：孙振丽,陈慧,洪子衿,吉训龙
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13