一种基于液体弹珠的气体传感器及其制备方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种气体传感器，具体是一种基于液体弹珠的具有响应时间短、操作 简单、重复使用性好的气体传感器，可快速、有效地检测空气中的污染物。本发明进一步涉 及所述气体传感器的制备方法。本发明属于胶体与界面科学和气体传感领域。
【背景技术】：
[0002] 随着生活水平的提高，人们在追求物质文化的同时，也越来越重视自身的生命安 全及身体健康。在大力推进工业化和现代化的过程中，越来越多的有毒有害物质出现在人 类赖以生存的环境之中，其中室内装修带来的空气污染（如：甲醛、氨、苯等有害气体）严重 威胁着人们的身体健康。因此对室内装修中产生的有害物质进行及时检测与处理是一项亟 待解决的重大难题。
[0003] 对于室内装修中产生有害气体的检测，传统的方法包括气相色谱法、近红外光谱 法、电化学法等，均可对有害气体进行高灵敏度检测。然而，不足之处在于检测过程往往需 要庞大的仪器设备和复杂的操作流程，需要耗费大量的时间，很难满足现场快速检测的需 要。
[0004] 经对现有技术的文献检索发现，目前已被成功用作检测有害气体的传感器材料 主要包括金属氧化物气体传感器（SensorsandActuatorsB:Chemical，2003,93(l): 556-561;ACSappliedmaterials&interfaces，2015,7(12) :6842-6851)、聚合物气体 传感器（SensorsActuatorsB，2010,148(1) :315-322;JournalofAppliedPolymer Science，2011，119(3) :1842-1847)等。然而，上述传感器的制备过程较为复杂、成本高，难 以实现批量规模化生产。因此，目前亟需一种灵敏、简单、快速、价廉的检测手段。
【发明内容】
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[0005] 本发明的目的在于检测空气中的有害物质，提供一种基于液体弹珠的气体传感器 及其制备方法。本发明以疏水性粉末为稳定剂，在稳定剂上方滴加液滴，通过滚滴法制备液 体弹珠，得气体传感器。该气体传感器制备过程简单温和，有利于实现工业化生产。所制备 的气体传感器具有响应时间短、操作简单、重复使用性好的气体传感器，可快速、有效地检 测空气中的污染物，具有广阔的应用前景。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明涉及一种基于液体弹珠的气体传感 器，所述气体传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0007]
[0008]
[0009] 步骤一，将指示剂、保湿剂和溶剂混合形成混合液，静置一定时间后备用；
[0010] 步骤二，以疏水性粉末为稳定剂，在稳定剂上方滴加液滴，通过滚滴法制备液体弹 珠，得气体传感器。
[0011] 步骤一中，所述指示剂为酚酞、紫色石蕊、甲基橙、8-羟基芘-1，3,6-三磺酸三钠、 甲基橙等中的一种，但本发明并不局限于上述举例的范围。
[0012] 步骤一中，所述保湿剂为乙酸钾、氯化锂、氟化锂、溴化锂、氟化铯、氯化镁、碳酸 钾、硝酸镁、氯化钙、甘油、透明质酸、壳聚糖、山梨醇、丙二醇、乳酸钠等中的一种或几种的 混合溶质，但本发明并不局限于上述举例的范围。
[0013] 步骤一中，所述溶剂为水、乙醇、甘油、丙二醇、乙二醇等中的一种或几种的混合溶 剂，但本发明并不局限于上述举例的范围。
[0014] 步骤二中，所述稳定剂为聚四氟乙烯、四氧化三铁纳米粒子、炭黑、碳纳米管、聚乳 酸、石墨粉、石墨烯、聚磷腈、二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、聚苯乙烯胶体粒子、疏水有机小 分子等中的一种或多种，但本发明并不局限于上述举例的范围。
[0015] 步骤二中，所述液滴为权利要求2步骤一中静置一定时间后的混合液。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：（1)本发明所述基于液体弹珠的气体传 感器的制备方法快速、简单且温和，易批量规模化生产；(2)本发明所述基于液体弹珠的气 体传感器具有优异的稳定性和响应性；（3)本发明所述基于液体弹珠的气体传感器的成本 低廉，功能可调控性强，有利于工业化生产。
【附图说明】：
[0017] 图1是实施例1制得的气体传感器的制备路线示意图；
[0018] 图2是实施例1制得的液体弹珠的示意图；
[0019] 图3是实施例1制得的液体弹珠的数码照片；
[0020] 图4是实施例1制得的液体弹珠的光学显微镜照片； 图5是实施例1制得的气体传感器检测碱性气体的数码照片。
【具体实施方式】：
[0021] 以下实例将结合附图对本发明作进一步说明。本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的 条件。
[0022] 实施例1 :
[0023] 在散布有疏水性聚磷腈粉末的塑料基板上，用微量进样器滴加10μL酚酞水分散 液，然后摇晃基板使液滴表面充分包覆粉末形成液体弹珠，即气体传感器。
[0024] 本实施例的实施效果：图1是气体传感器的制备路线示意图。以疏水性粉末为稳 定剂，通过滚滴法制备液体弹珠，得气体传感器。
[0025] 图3为制备的液体弹珠的数码照片。如图所示，制备的液体弹珠具有球型结构，且 能稳定地存在于载玻片等亲水性基材表面。
[0026] 图4为液体弹珠的光学显微镜照片。可以看出，液体弹珠表面吸附着大量疏水性 的粉末，粉末与粉末之间排列较为疏松，即形成了一种多孔的壳层，这为气体的穿透提供了 通道。
[0027] 图5为气体传感器检测碱性气体的数码照片。由图可知，将内含酚酞分散液的液 体弹珠置于氨气氛围中，经过5s后液体弹珠明显变红，由此表面制备的液体弹珠对碱性气 体具有优异的响应性。
[0028] 实施例2 :
[0029] 在散布有疏水性Si02粉末的塑料基板上，用微量进样器滴加50μL紫色石蕊溶 液，然后摇晃基板使液滴表面充分包覆粉末形成液体弹珠，即气体传感器。
[0030] 实施例3 :
[0031] 在散布有疏水性Si02粉末的塑料基板上，用微量进样器滴加5μL甲基橙溶液，然 后摇晃基板使液滴表面充分包覆粉末形成液体弹珠，即气体传感器。
【主权项】
1. 一种基于液体弹珠的气体传感器，能够快速、有效地检测空气中的污染物，其特征在 于，所述的气体传感器具有如下结构：2. 根据权利要求1所述的一种基于液体弹珠的气体传感器的制备方法，其特征是，包 括如下步骤： 步骤一，将指示剂、保湿剂和溶剂混合形成混合液，静置一定时间后备用； 步骤二，以疏水性粉末为稳定剂，在稳定剂上方滴加液滴，通过滚滴法制备液体弹珠， 得气体传感器。3. 根据权利要求2所述的一种基于液体弹珠的气体传感器的制备方法，其特征在于， 步骤一中，所述指示剂为酚酞、紫色石蕊、甲基橙、8-羟基芘-1，3,6-三磺酸三钠、甲基橙等 中的一种，但本发明并不局限于上述举例的范围。4. 根据权利要求2所述的一种基于液体弹珠的气体传感器的制备方法，其特征在于， 步骤一中，所述保湿剂为乙酸钾、氯化锂、氟化锂、溴化锂、氟化铯、氯化镁、碳酸钾、硝酸镁、 氯化钙、甘油、透明质酸、壳聚糖、山梨醇、丙二醇、乳酸钠等中的一种或几种的混合溶质，但 本发明并不局限于上述举例的范围。5. 根据权利要求2所述的一种基于液体弹珠的气体传感器的制备方法，其特征在于， 步骤一中，所述溶剂为水、乙醇、甘油、丙二醇、乙二醇等中的一种或几种的混合溶剂，但本 发明并不局限于上述举例的范围。6. 根据权利要求2所述的一种基于液体弹珠的气体传感器的制备方法，其特征在于， 步骤二中，所述稳定剂为为聚四氟乙烯、四氧化三铁纳米粒子、炭黑、碳纳米管、聚乳酸、石 墨粉、石墨烯、聚磷腈、二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、聚苯乙烯胶体粒子、疏水有机小分子等 中的一种或多种，但本发明并不局限于上述举例的范围。7. 根据权利要求2所述的一种基于液体弹珠的气体传感器的制备方法，其特征在于， 步骤二中，所述液滴为权利要求2步骤一中静置一定时间后的混合液。
【专利摘要】本发明提供了一种基于液体弹珠的气体传感器及其制备方法，属于胶体与界面科学和气体传感领域。该气体传感器具有如下所示的结构。所述气体传感器的制备方法，包括如下步骤：以疏水性粉末为稳定剂，在稳定剂上方滴加含有指示剂的混合溶液，通过滚滴法制备液体弹珠，得气体传感器。本发明的基于液体弹珠的气体传感器制备过程简单温和，具有优异的稳定性、气体透过性和响应性，能够快速、有效地检测空气中的污染物，具有广阔的应用前景。
【IPC分类】G01N21/78
【公开号】CN105277545
【申请号】CN201510741981
【发明人】魏玮, 卢荣杰, 叶苇韬, 顾瑶, 刘晓亚
【申请人】江南大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月2日