[发明专利]用于检测硝基类爆炸物的双层静电纺丝薄膜传感器

说明书

本发明公开了一种用于检测硝基类爆炸物的双层静电纺丝薄膜传感器，该传感器包括双层膜结构，其底层是明胶静电纺丝薄膜(GEL)，该层作为骨架层置于玻璃片表面；顶层以聚苯乙烯作为载体，与荧光传感聚合物进行混纺制备成静电纺丝薄膜(PS‑P)，该层为传感层。优点是：ⅰ)明胶具有大量的氨基和羟基基团的，硝基芳烃和明胶之间通过氢键相互作用力来富集硝基芳烃使得硝基芳烃化合物聚集在PS‑P传感层从而达到提高猝灭率的作用。ⅱ)其作为在PS‑P层下方的多孔骨架中，明胶层可以允许硝基芳烃分子在PS‑P层上下同时扩散，大大改善PS‑P层的渗透性。

技术领域

本发明涉及一种传感器，具体涉及一种用于检测硝基类爆炸物的双层静电纺丝薄膜传感器及其制备方法。

背景技术

硝基芳烃如2，4，6-三硝基甲苯(TNT)、2，4-二硝基甲苯(DNT)、苦味酸(PA)等都是重要的爆炸物成分，对于爆炸物的使用和运输必须严格管理，否则不仅严重影响社会稳定、国家安全，同时还因其具有生物毒性和潜在的致癌作用而对人类健康造成危害。因此爆炸物的检测问题已经引起各国的高度关注，很多国家投入了大量的资金进行科学研究。荧光传感法具有灵敏度高、可采集参数(如荧光强度、荧光光谱形貌、荧光各向异性、荧光寿命等)多、响应时间快及仪器设计相对成熟等特点成为最具有开发前景的探测方法。

目前的荧光传感器一般是把荧光化合物通过旋涂的方法制备成薄膜，形成荧光薄膜传感器。为了保证薄膜具有一定的荧光强度，聚合物膜必须具有一定的厚度，而普通薄膜的致密结构往往使待测物在膜中的扩散较慢，因而响应速度较慢。人们采用多种方法改善聚合物结构，增加薄膜的通透性，以增大硝基芳烃在膜中的扩散速度，提高猝灭效率。

静电纺丝技术是一种简单的制备纳米材料的方法，可以获得高通透性的薄膜材料。静电纺丝薄膜具有众多优点：大的比表面积，高的孔隙率，渗透性好以及可控制的形态。这些优点都有利于分析物与探针之间的相互接触。近年来以静电纺丝技术制备薄膜传感材料逐渐被应用在多种物质的检测中，如各种金属离子的检测、硝基芳烃的检测，等等。普通的静电纺丝薄膜传感器是将荧光传感材料在固体基质表面形成静电纺丝薄膜。在检测气体待测物时，气体分子从膜的上方渗透进膜，引起传感材料的荧光变化。

本专利技术在玻璃表面首先以明胶制备了一层静电纺丝薄膜，在此膜的表面又以传感材料制备了一层静电纺丝薄膜。这种双层膜荧光传感器与单层膜相比，具有优越的传感性能。其中底层的明胶静电纺丝膜可以允许气体待测物可以同时从传感层的上方和下方同时渗透进入，提高了传感速率。另一方面，明胶分子含有大量的羟基、氨基等富电子基团，能够与硝基芳烃产生氢键作用，因而对硝基芳烃有富集作用，可以提高传感器的灵敏度。

目前，并没有发现双层静电纺丝薄膜传感器材料在硝基芳烃类物质检测中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种双层静电纺丝薄膜传感器及其制备方法，相比于单层PS-P膜，双层静电纺丝膜传感器PS-P/GLE表现出对硝基芳烃更好地传感性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双层静电纺丝薄膜传感器，该传感器包括双层膜结构，其底层是明胶静电纺丝薄膜(GEL)，该层作为骨架层置于玻璃片表面；顶层以聚苯乙烯作为载体，与荧光传感聚合物进行混纺制备成静电纺丝薄膜(PS-P)，该层为传感层。

其中，明胶静电纺丝薄膜和静电纺丝薄膜的厚度均为18～22微米。

其中，所述明胶静电纺丝薄膜(GEL)中的明胶纤维的直径为20～35微米，所述静电纺丝薄膜(PS-P)是聚苯乙烯掺杂荧光传感聚合物的静电纺丝纳米纤维薄膜，纤维成串珠状结构，所述珠状结构的直径为5～15微米，纤维的直径为180nm～220nm，优选200nm。