[发明专利]一类多孔有机聚合物基底膜、其制备方法及在臭氧可视化监测中的应用

说明书

本发明涉及到一类多孔有机聚合物基底膜的制备及其在臭氧可视化监测中的应用。该类多孔有机聚合物基底膜主要包括作为载体的基底和负载于基底上的多孔有机聚合物。该类多孔有机聚合物的特点是含有氮元素基团，由该类的多孔有机聚合物材料制备的基底膜能够与空气中的臭氧发生反应，使材料本身的颜色发生迅速改变。具有可视化程度高、检测限低、环境适应性良好等优点。并且这类基底膜在经过碱液的浸泡或者熏蒸后能够将颜色恢复，依然保持原来材料的结晶性，从而可以达到重复利用的目的。

技术领域

本发明涉及空气中的污染物监测领域，具体涉及到一类多孔有机聚合物基底膜、其制备方法及对臭氧的可视化监测应用。

背景技术

臭氧是主要的空气污染物之一。近年来，环境污染问题日益严重，许多国家都存在着明显的臭氧污染，长期接触臭氧会对人体产生严重的肺部损伤并增加罹患呼吸道疾病的风险。根据国际臭氧协会(IOA)规定，工作人员只能在0.1ppm浓度的臭氧下连续工作8小时，一旦超过这个界限就会对人体产生毒害。另外，在一些密闭的空间内，例如机舱、带打印机和复印机的办公室、医院、水处理厂等地点也会存在臭氧污染，从而对人类的健康产生影响。

目前监测臭氧的方法主要是利用金属氧化物对臭氧进行降解，通过金属表面在水分的存在下与臭氧发生反应，然后通过仪器监测计算数据得到结果。例如使用氧化锌作为臭氧监测物，通过其本身半导体的特性，然后电信号的传输来计算监测臭氧。但是目前研究的这些方法测试都需要借助仪器来分析，有些还需要特定的条件，无法直接通过材料本身的特点例如颜色改变来简便的监测空气中臭氧的存在，这无疑不利于生活的实用性和便利性。所以开发新型的能够可视化监测臭氧的新材料具有重要意义。

多孔有机聚合物材料是具有有序或无序的孔道结构的材料，其特点是具有较高的比表面积，并且材料稳定性好，具有多孔性。而具有这种性质的材料通常作为气体的吸附剂来应用到生活中的各个方面。但是臭氧本身并不稳定，它会与水蒸气反应放出氧气和产生氢离子，所以即使吸附在多孔材料中也并不能够监测臭氧的存在。而含氮元素的基团作为电子受体，如果将其引入到多孔有机聚合物材料中，就能够与臭氧和水反应产生的氢离子反应，将含有氮元素的基团质子化。而质子化的氮元素基团在光谱中会发生变化，使人眼可以轻易识别。并且质子化反应速度快，操作简便，这样就可以达到可视化监测的目的。因此，本申请利用一类含有氮元素基团的多孔有机聚合物来制备成基底膜对臭氧进行可视化监测。

发明内容

本发明的目的是开发一类多孔有机聚合物基底膜材料，对臭氧进行可视化监测，以解决现有材料无法简单监测臭氧、不利于生活实用性和便捷性的挑战。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下方案：

开发一类可以可视化监测臭氧的多孔有机聚合物的基底膜材料，主要包括作为载体的基底和负载于基底上的多孔有机聚合物。

因此，本发明首先提供一种多孔有机聚合物基底膜，其特征在于，所述的基底膜包括作为载体的基底和负载于基底上的含氮元素基团的多孔有机聚合物。

优选的，上述含有的氮元素基团为以下任意一种：

优选的，所述多孔有机聚合物为：

优选的，所述基底为玻璃板、云母片或含有表面修饰氨基且具有高机械强度的高分子膜中的任意一种。

进一步优选的，所述多孔有机聚合物孔径从超微孔到介孔，范围一般为0.2纳米-10纳米。

进一步优选的，以上所述多孔有机聚合物具有多孔结构。

进一步优选的，所述多孔有机聚合物具有良好的溶剂稳定性，在常见溶剂中能够稳定存在并保持良好的结晶性。

进一步优选的，所述多孔有机聚合物固体粉末颜色通常为淡黄，黄色，橙色，红色，棕色等颜色。