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金属卟啉是一种由金属离子和卟啉形成的有机化合物。其性质与中心金属离子有关。当金属卟啉与能和中心金属离子发生配位反应的气体接触时,金属卟啉的颜色会发生明显的变化并伴随发生明显的荧光淬灭效应。由于金属卟啉的疏水性,金属卟啉传感器可以有效地解决传感器的湿度影响问题。本文利用金属卟啉作为气敏材料,以TiO2纳米纤维、胶体晶体微球作为载体,构建了几种气体传感器。具体研究内容如下:
(1)采用一步法制备了5,10,15,20-四苯甲基卟啉化合物,并以此为原料,合成了Zn、Cu、Co、Sn、Mn、Fe等六种金属卟啉。用紫外可见光谱对它们进行了表征。
(2)利用金属卟啉化合物及百里酚蓝、亚甲基蓝、溴甲酚紫、溴甲酚绿等染料与气体反应后都会发生颜色变化的特性,将这些染料固定在TiO2纤维膜基底上,制成传感器阵列。讨论了反应时间、被测物浓度、湿度等因素对传感特性的影响,并比较了以纳米纤维膜为基底的传感阵列与传统的以薄层层析硅胶板为基底的传感阵列的灵敏度。
(3)用单分散的SiO2纳米粒子通过自组装形成具有多孔的有序结构的胶体晶体微球。通过浸泡的方法,将锌卟啉固定在微球的表面,构建成一种三维的气体传感器。讨论了浸泡时间对传感器性能的影响,并将该传感器用于氨气的检测,对可逆性及重现性进行了研究。
(4)通过在胶体晶体表面先后吸附碲化镉量子点和锌卟啉构建了复合传感单元。利用锌卟啉和氨气反应时荧光强度减弱,从而导致锌卟啉的荧光强度和碲化镉荧光的强度比变化的特性构建了可视化气体传感器。微球的颜色随氨气浓度的增加发生由红到绿的变化。该变化可以清楚地用肉眼观察。