RU2755332C2 - Sensitive element of luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in gas environment and method for its production - Google Patents
Sensitive element of luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in gas environment and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755332C2 RU2755332C2 RU2018146110A RU2018146110A RU2755332C2 RU 2755332 C2 RU2755332 C2 RU 2755332C2 RU 2018146110 A RU2018146110 A RU 2018146110A RU 2018146110 A RU2018146110 A RU 2018146110A RU 2755332 C2 RU2755332 C2 RU 2755332C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bromine
- sensitive element
- optical detection
- tetrafluoroethylene
- polymer solution
- Prior art date
Links
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Chemical compound BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 26
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 14
- -1 polyvinylene Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 claims abstract description 7
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 27
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N thioglycolic acid Chemical compound OC(=O)CS CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 11
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 7
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 claims description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 6
- RMZAYIKUYWXQPB-UHFFFAOYSA-N trioctylphosphane Chemical compound CCCCCCCCP(CCCCCCCC)CCCCCCCC RMZAYIKUYWXQPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ILWVAHWMSULXIG-UHFFFAOYSA-N 1-sulfanyloctan-1-ol Chemical compound CCCCCCCC(O)S ILWVAHWMSULXIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GZUXJHMPEANEGY-UHFFFAOYSA-N bromomethane Chemical compound BrC GZUXJHMPEANEGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- APQIUTYORBAGEZ-UHFFFAOYSA-N 1,1-dibromoethane Chemical compound CC(Br)Br APQIUTYORBAGEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MPPPKRYCTPRNTB-UHFFFAOYSA-N 1-bromobutane Chemical compound CCCCBr MPPPKRYCTPRNTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 3-azaniumyl-2-hydroxypropanoate Chemical compound NCC(O)C(O)=O BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RDHPKYGYEGBMSE-UHFFFAOYSA-N bromoethane Chemical compound CCBr RDHPKYGYEGBMSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BCQZXOMGPXTTIC-UHFFFAOYSA-N halothane Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)Br BCQZXOMGPXTTIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960003132 halothane Drugs 0.000 claims description 2
- 229940102396 methyl bromide Drugs 0.000 claims description 2
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000003748 selenium group Chemical group *[Se]* 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 27
- RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N thiophenol Chemical compound SC1=CC=CC=C1 RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 11
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 10
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 10
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- AXDJCCTWPBKUKL-UHFFFAOYSA-N 4-[(4-aminophenyl)-(4-imino-3-methylcyclohexa-2,5-dien-1-ylidene)methyl]aniline;hydron;chloride Chemical compound Cl.C1=CC(=N)C(C)=CC1=C(C=1C=CC(N)=CC=1)C1=CC=C(N)C=C1 AXDJCCTWPBKUKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 241001307241 Althaea Species 0.000 description 1
- 235000006576 Althaea officinalis Nutrition 0.000 description 1
- 229910014265 BrCl Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100010166 Mus musculus Dok3 gene Proteins 0.000 description 1
- RVWADWOERKNWRY-UHFFFAOYSA-N [2-(dimethylamino)phenyl]-phenylmethanone Chemical compound CN(C)C1=CC=CC=C1C(=O)C1=CC=CC=C1 RVWADWOERKNWRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- CODNYICXDISAEA-UHFFFAOYSA-N bromine monochloride Chemical compound BrCl CODNYICXDISAEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N chembl402140 Chemical compound Cl.C1=2C=C(C)C(NCC)=CC=2OC2=C\C(=N/CC)C(C)=CC2=C1C1=CC=CC=C1C(=O)OCC VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229960001483 eosin Drugs 0.000 description 1
- SEACYXSIPDVVMV-UHFFFAOYSA-L eosin Y Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C([O-])=C(Br)C=C21 SEACYXSIPDVVMV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XJRPTMORGOIMMI-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-amino-4-(trifluoromethyl)-1,3-thiazole-5-carboxylate Chemical compound CCOC(=O)C=1SC(N)=NC=1C(F)(F)F XJRPTMORGOIMMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000001748 luminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 235000001035 marshmallow Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 1
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000001047 purple dye Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/54—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing zinc or cadmium
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам, материалам и устройствам, предназначенным для оптического детектирования веществ в газовой среде, и может быть использовано в экологии, медицине, биохимии и других отраслях техники. В частности, к изготовлению чувствительного элемента люминесцентного сенсора, состоящего из полимерной матрицы, содержащей в качестве фотоактивного компонента коллоидные полупроводниковые люминофоры, для оптического детектирования молекулярного брома и бромсодержащих веществ в газовой среде и способу его изготовления.The invention relates to tools, materials and devices for the optical detection of substances in a gaseous environment, and can be used in ecology, medicine, biochemistry and other branches of technology. In particular, to the manufacture of a sensitive element of a luminescent sensor, consisting of a polymer matrix containing colloidal semiconductor phosphors as a photoactive component, for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in a gaseous medium and a method for its manufacture.
Сенсор представляет собой устройство, определяющее или измеряющее физическое свойство и, тем или иным способом, регистрирующее результат измерения. Типичный люминесцентный сенсор состоит из химического селективного слоя сенсора -чувствительного элемента, дающего отклик на присутствие определяемого компонента и изменение его содержания, и трансдьюсера, который преобразует энергию, возникающую в ходе реакции чувствительного слоя с определяемым компонентом, в электрический или световой сигнал, который, затем, измеряется с помощью светочувствительного и/или электронного устройства. Этот сигнал и является аналитическим, поскольку дает прямую информацию о составе среды (раствора или газа). Для повышения избирательности на входном устройстве люминесцентного сенсора (перед чувствительным слоем) могут размещаться мембраны, селективно пропускающие частицы определяемого компонента. В этом случае, определяемое вещество диффундирует через полупроницаемую мембрану к тонкому слою химического преобразователя, в котором формируется аналитический сигнал на компонент.A sensor is a device that determines or measures a physical property and, in one way or another, records the measurement result. A typical luminescent sensor consists of a chemical selective layer of a sensor, a sensing element that responds to the presence of the analyte and changes in its content, and a transducer, which converts the energy that occurs during the reaction of the sensing layer with the analyte into an electrical or light signal, which then , measured with a photosensitive and / or electronic device. This signal is analytical, since it gives direct information about the composition of the medium (solution or gas). To increase the selectivity, membranes can be placed on the input device of the luminescent sensor (in front of the sensitive layer), selectively transmitting particles of the determined component. In this case, the analyte diffuses through the semipermeable membrane to a thin layer of the chemical transducer, in which an analytical signal for the component is formed.
Из уровня техники известен фотометрический метод анализа брома в газовой фазе и растворах с применением соединений дающих с бромом окрашенные соединения: кристаллическим фиолетовым, родамином 6Ж, флуоресцеином, фуксинсернистой кислотой, фуксином и некоторыми др. красителями (Fresenius W., Janger G. «Handbuch der analytischen Chemie» Berlin. Springerverl., 1967). Метод требует сложной пробоподготовки, связанной с предварительной экстракцией брома зефирамином.From the prior art, a photometric method for the analysis of bromine in the gas phase and solutions is known using compounds that give colored compounds with bromine: crystal violet, rhodamine 6G, fluorescein, fuchsine sulfuric acid, fuchsin and some other dyes (Fresenius W., Janger G. "Handbuch der analytischen Chemie "Berlin. Springerverl. 1967). The method requires complex sample preparation associated with preliminary extraction of bromine with marshmallow.
Для определения бромсодержащих огранических соединений применяются методы по Бейльштейну с использованием пробы Файгля, основанные на выделении свободного брома и его последующем обнаружении по реакции окисления диметиламинобензофеноном, переходящим в хиноидный катион синего цвета. (Файгль Ф. «Капельный анализ органических веществ», М.: Госхимиздат, 1962).To determine bromine-containing organic compounds, Beilstein methods using Feigl's test are used, based on the release of free bromine and its subsequent detection by the oxidation reaction with dimethylaminobenzophenone, which turns into a blue quinoid cation. (Feigl F. "Drop analysis of organic substances", Moscow: Goskhimizdat, 1962).
Известен титриметрический метод определения молекулярного брома, основанный на проведении окислительно-восстановительной реакции. Метод основан на реакции брома с пероксидом водорода в щелочной среде в растворе (Rupp at all. «Arch. Parm», 1994, V. 262, N3). Метод связан с использованием растворов или с пропусканием анализируемого воздуха через раствор.Known titrimetric method for the determination of molecular bromine, based on the conduct of a redox reaction. The method is based on the reaction of bromine with hydrogen peroxide in an alkaline medium in solution (Rupp at all. Arch. Parm, 1994, V. 262, N3). The method is associated with the use of solutions or with the passage of the analyzed air through the solution.
Известны фотометрические методы анализа брома, особенностью которых является предварительное окисление или восстановление бромсодержащих соединений до молекулярного брома, который определяют по светопоглощению. Так, известен фотометрический метод определения молекулярного брома в газовой фазе по оптической плотности на длинах волн 416 или 418 нм (Egle R.A. Z. «Anal. Chem.» 1964, V. 247, P. 39).Known photometric methods for the analysis of bromine, a feature of which is the preliminary oxidation or reduction of bromine-containing compounds to molecular bromine, which is determined by light absorption. So, known photometric method for determining molecular bromine in the gas phase by optical density at wavelengths of 416 or 418 nm (Egle R.A. Z. "Anal. Chem." 1964, V. 247, P. 39).
Для определения равновесных концентраций Br2 и BrCl предложен метод (Остапенко Л.Ф. и др. «Докл. АН СССР», 1974, Т. 215, С. 1387), основанный на измерении оптической плотности смеси при 330, 376 и 420 нм. При определении брома в растворах были предложены методы, связанные с выделением брома под действием хлора (Залкинд Г.Р. «Йодобромная промышленность», ГИПХ, 1974, С. 3). Недостатком описанных выше методов является низкая чувствительность, а также сложный и многостадийный процесс пробоподготовки, требующий использования специализированной химической лаборатории.To determine the equilibrium concentrations of Br 2 and BrCl, a method was proposed (Ostapenko L.F. et al. "Dokl. AN SSSR", 1974, T. 215, p. 1387), based on measuring the optical density of the mixture at 330, 376 and 420 nm ... When determining bromine in solutions, methods have been proposed related to the release of bromine under the action of chlorine (Zalkind GR "Iodine-bromine industry", GIPH, 1974, p. 3). A disadvantage of the methods described above is their low sensitivity, as well as a complex and multistage sample preparation process that requires the use of a specialized chemical laboratory.
Флуоресцентные методы определение брома преимущественно основаны на образовании под действием брома тетрабромфлуоресцеина при значении РН 5,5-5,6 и последующем измерении оптической плотности раствора при 525 нм (Hils A. «Dtsch. Lebensmittelrdsch», 1974, V. 70, Р. 285). Следует отметить, что для данного метода характерна низкая воспроизводимость определения.Fluorescent methods for the determination of bromine are mainly based on the formation of tetrabromofluorescein under the action of bromine at a pH value of 5.5-5.6 and subsequent measurement of the optical density of the solution at 525 nm (Hils A. "Dtsch. Lebensmittelrdsch", 1974, V. 70, P. 285 ). It should be noted that this method is characterized by low reproducibility of the determination.
Существуют методы анализа брома, основанные на уменьшении оптической плотности растворов метилоранжа (Laitinen Н.А., Boyer K.М. «Anal. Chem», 1972, V. 44, Р. 920) или бромкрезолпурпурного красителя (Sollo G.F. «Environ Sci. and Technol», 1971, V. 5, P. 240) за счет обесцвечивания бромом. Недостатком обоих методов является то, что они имеют невысокую чувствительность, причем в обоих методах необходимо строго дозировать количества вводимых реагентов.There are methods for the analysis of bromine, based on a decrease in the optical density of solutions of methyl orange (Laitinen NA, Boyer K.M. "Anal. Chem", 1972, V. 44, P. 920) or bromocresol purple dye (Sollo GF "Environ Sci. and Technol ", 1971, V. 5, P. 240) due to bleaching with bromine. The disadvantage of both methods is that they have a low sensitivity, and in both methods it is necessary to strictly dose the amount of injected reagents.
Эффективным способом определения брома является атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС). Однако возможности ИСП-АЭС в определении галогенов и, в том числе брома, достаточно ограничены по причине того, что их аналитические линии характеризуются высокими энергиями возбуждения, что не позволяет реализовать пределы обнаружения, необходимые для решения ряда важных аналитических задач (Вторушина Э.А. «Автореферат дисс. канд. хим. наук», 2010).An effective method for the determination of bromine is inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). However, the capabilities of ICP-AES in the determination of halogens, including bromine, are rather limited due to the fact that their analytical lines are characterized by high excitation energies, which does not allow the detection limits required to solve a number of important analytical problems (Vtorushina E.A. "Abstract of the thesis. Candidate of chemical sciences", 2010).
Из уровня техники известен чувствительный элемент на бром (Патент RU 2209424 С1), который изготавливают следующим образом: на взаимопроникающие гребенчатые электроды нанесено чувствительное покрытие в виде пленки, состоящей из смеси проводящих полимеров. Смесь состоит из трех проводящих полимеров полистануманилина, полисиланоанилина и полианилина в массовом соотношении 7:4:2, получают ее из раствора, состоящего из 1-молярного раствора соляной кислоты и смеси мономеров анилина, силаноанилина и стануманелина в гальванических ваннах в режиме потенциостатического циклирования при потенциалах 5,5-7 В и (-2) - (-3,5) В на рабочем электроде. Для селективного изменения электрофизических параметров синтезированного чувствительного покрытия при воздействии на него инфракрасным излучением определенной длины волны через электроды чувствительного элемента пропускают постоянный стабилизированный электрический ток, сила которого составляет 200-1000 мкА.A sensitive element based on bromine is known from the prior art (Patent RU 2209424 C1), which is manufactured as follows: a sensitive coating in the form of a film consisting of a mixture of conductive polymers is applied to interpenetrating comb electrodes. The mixture consists of three conducting polymers of polystanumaniline, polysilanoaniline and polyaniline in a mass ratio of 7: 4: 2, it is obtained from a solution consisting of a 1 molar solution of hydrochloric acid and a mixture of monomers of aniline, silanoaniline and stanumaniline in galvanic baths in the mode of potentiostatic cycling at potentials 5.5-7 V and (-2) - (-3.5) V at the working electrode. To selectively change the electrophysical parameters of the synthesized sensitive coating when exposed to infrared radiation of a certain wavelength, a constant stabilized electric current is passed through the electrodes of the sensitive element, the strength of which is 200-1000 μA.
Из уровня техники известен сенсор (Патент RU 2522902 С1), в котором предлагается использовать в качестве чувствительного элемента сенсора квантовые точки, интенсивность фотолюминесценции которых при действии паров уменьшается. Квантовые точки внедрены в пристеночный слой пор полиэтилентерефталатных трековых мембран таким образом, что сами поры остаются свободными, что позволяет прокачивать через образец пробу воздуха и, соответственно, снизить порог чувствительности сенсора. Предлагаемый сенсор имеет недостаток, связанный с низкой селективностью детектирования, необратимостью взаимодействия с аналитом, а также низким сроком эксплуатации сенсора.A sensor is known from the prior art (Patent RU 2522902 C1), in which it is proposed to use quantum dots as a sensitive element of the sensor, the photoluminescence intensity of which decreases under the action of vapors. Quantum dots are embedded in the wall layer of the pores of polyethylene terephthalate track membranes in such a way that the pores themselves remain free, which makes it possible to pump air through the sample and, accordingly, reduce the sensitivity threshold of the sensor. The proposed sensor has a disadvantage associated with low selectivity of detection, irreversibility of interaction with the analyte, as well as low sensor life.
Задачей настоящего изобретения является создание чувствительного элемента люминесцентного сенсора для оптического детектирования молекулярного брома и бромсодержащих веществ в газовой среде, состоящий из поливиниленовой полимерной матрицы из фторсодержащего сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом, содержащей в качестве фотоактивного компонента коллоидные полупроводниковые люминофоры, включающие ядро на основе селенида кадмия и полупроводниковые оболочки на основе сульфида кадмия и сульфида цинка.The objective of the present invention is to create a sensitive element of a luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in a gaseous environment, consisting of a polyvinylene polymer matrix of a fluorine-containing copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride, containing as a photoactive component colloidal semiconducting semiconducting nucleophores, including nucleophores shells based on cadmium sulfide and zinc sulfide.
Техническим результатом настоящего изобретения является высокая селективность чувствительного элемента люминесцентного сенсора для оптического детектирования молекулярного брома и бромсодержащих веществ в газовой среде, способ организации оптического возбуждения квантовых точек с помощью лазера или синего светодиода.The technical result of the present invention is a high selectivity of the sensitive element of a luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in a gaseous medium, a method for organizing optical excitation of quantum dots using a laser or a blue LED.
Поставленный технический результат достигается тем, что был разработан чувствительный элемент люминесцентного сенсора для оптического детектирования молекулярного брома и бромсодержащих веществ в газовой среде, состоящий из поливиниленовой полимерной матрицы из фторсодержащего сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом, содержащей в качестве фотоактивного компонента коллоидные полупроводниковые люминофоры, включающие ядро на основе селенида кадмия и полупроводниковые оболочки на основе сульфида кадмия и сульфида цинка.The stated technical result is achieved by the fact that a sensitive element of a luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in a gas environment was developed, consisting of a polyvinylene polymer matrix of a fluorine-containing copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride, containing as a photoactive component colloidal core semiconducting luminescent cadmium selenide and semiconductor shells based on cadmium sulfide and zinc sulfide.
Размер наночастиц фотоактивного компонента находится в диапазоне от 1 до 100 нм. Создание полупроводниковых оболочек обеспечивает дополнительную фотостабильность и повышает внутренний квантовый выход.The size of the nanoparticles of the photoactive component is in the range from 1 to 100 nm. The creation of semiconductor shells provides additional photostability and increases the internal quantum efficiency.
К бромсодержащим веществам, детектируемым чувствительным элементом люминесцентного сенсора, относятся молекулярный бром, бромистоводородная кислота, дибромэтан, бромистый метил, бромистый этил, галотан, бромбутан или их смеси.Bromine-containing substances detected by the sensitive element of the luminescent sensor include molecular bromine, hydrobromic acid, dibromoethane, methyl bromide, ethyl bromide, halothane, bromobutane, or mixtures thereof.
Для изготовления чувствительного элемента люминесцентного сенсора для оптического детектирования молекулярного брома и бромсодержащих веществ в газовой среде сополимеры на основе мономеров тетрафторэтилена с винилиденфторидом растворяют в ацетоне, тетрагидрофуране, пиридине, изопропаноле или их смеси. После чего в приготовленный раствор при постоянном перемешивании вводят дисперсию коллоидных полупроводниковых люминофоров, включающих ядро на основе селенида кадмия и полупроводниковые оболочки на основе сульфида кадмия и сульфида цинка, в неполярном растворителе, выбранном из гексана или толуола и смесь антиоксидантов из тиогликоликовой кислоты, триоктилфосфина, тиооктанола или тиофенола, с последующим осаждением пленки из фторсодержащего сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом на поверхность диэлектрической пластины.To manufacture a sensitive element of a luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in a gaseous medium, copolymers based on tetrafluoroethylene monomers with vinylidene fluoride are dissolved in acetone, tetrahydrofuran, pyridine, isopropanol, or a mixture thereof. After that, a dispersion of colloidal semiconducting phosphors is introduced into the prepared solution with constant stirring, including a core based on cadmium selenide and semiconductor shells based on cadmium sulfide and zinc sulfide, in a non-polar solvent selected from hexane or toluene and a mixture of antioxidants from thioglycolic acid, thioctylphosphine or thiophenol, followed by deposition of a film of a fluorine-containing copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride on the surface of the dielectric plate.
Таким образом, другим объектом настоящего изобретения является Способ получения чувствительного элемента люминесцентного сенсора по любому из пп. 1-2, включающий растворение фторсодержащего сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом в растворителе, выбранном из ацетона, тетрагидрофурана, пиридина, изопропанола или их смеси, взятой в объемном соотношении 90:6:3:1, с получением полимерного раствора; введение дисперсии коллоидных полупроводниковых люминофоров, включающих ядро на основе селенида кадмия и полупроводниковые оболочки на основе сульфида кадмия и сульфида цинка, в неполярном растворителе, выбранном из гексана или толуола, и смеси антиоксидантов, включающей тиогликоликовую кислоту, триоктилфосфин, тиооктанол или тиофенол, взятой в массовом соотношении 5:1:1, в полученный на предыдущей стадии полимерный раствор с получением стабилизированного полимерного раствора; осаждение поливиниленовой полимерной пленки из фторсодержащего сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом, осаждаемой из полученного стабилизированного полимерного раствора, полученного на предыдущей стадии, на поверхности диэлектрической пластины с последующим испарением растворителей при 30°С до полного высыхания поливиниленовой полимерной пленки.Thus, another object of the present invention is a Method for producing a sensitive element of a luminescent sensor according to any one of claims. 1-2, comprising dissolving a fluorine-containing copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride in a solvent selected from acetone, tetrahydrofuran, pyridine, isopropanol or a mixture thereof taken in a volume ratio of 90: 6: 3: 1, to obtain a polymer solution; introduction of a dispersion of colloidal semiconducting phosphors, including a cadmium selenide core and semiconducting shells based on cadmium sulfide and zinc sulfide, in a non-polar solvent selected from hexane or toluene, and a mixture of antioxidants, including thioglycolic acid, trioctylphosphine, thiooctanol, or taken from thiooctanol or a ratio of 5: 1: 1, in the polymer solution obtained in the previous step to obtain a stabilized polymer solution; deposition of a polyvinylene polymer film from a fluorine-containing copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride, deposited from the obtained stabilized polymer solution obtained in the previous stage, on the surface of a dielectric plate, followed by evaporation of solvents at 30 ° C until the polyvinylene polymer film is completely dry.
Полученный таким образом чувствительный элемент используют в качестве конструкционного элемента в составе люминесцентного сенсора для оптического детектирования молекулярного брома и бромсодержащих веществ в газовой среде.The sensing element obtained in this way is used as a structural element in the composition of a luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in a gaseous medium.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг. 1-4, на которых представлены:The essence of the invention is illustrated in Fig. 1-4, which show:
Фиг. 1. Конструкция сенсора с чувствительным элементом на основе квантовых точек. 1 - сосуд для создания необходимой газовой среды, 2 - кювета для размещения чувствительного элемента в газовой или жидкой среде, 3 - краны для введения паров брома, 4 - источник возбуждающего излучения, 5 - приемник люминесцентного излучения, 6 - световод, 7 - блок спектрометра FLAME-S-UV-VIS, 8 - блок питания источника излучения, 9 - компьютер.FIG. 1. The design of the sensor with a sensitive element based on quantum dots. 1 - vessel for creating the necessary gaseous medium, 2 - cuvette for placing the sensitive element in a gaseous or liquid medium, 3 - taps for introducing bromine vapors, 4 - source of exciting radiation, 5 - receiver of luminescent radiation, 6 - light guide, 7 - spectrometer unit FLAME-S-UV-VIS, 8 - power supply unit of the radiation source, 9 - computer.
Фиг. 2. Спектр возбуждающего света (10) и люминесценции чувствительного элемента (11), содержащего квантовые точки CdSe/CdS/ZnS в пористой матрице из фторсодержащего полимера.FIG. 2. Spectrum of exciting light (10) and luminescence of a sensitive element (11) containing CdSe / CdS / ZnS quantum dots in a porous matrix made of fluorine-containing polymer.
Фиг. 3. Кинетика тушения люминесценции чувствительного элемента (участок 12) при введении в ячейку (при давлении 5 мм рт. ст.) и ее разгорание (участок 13) при удалении паров молекулярного брома.FIG. 3. Kinetics of luminescence quenching of the sensitive element (section 12) when introduced into the cell (at a pressure of 5 mm Hg) and its flare-up (section 13) when removing molecular bromine vapors.
Фиг. 4. Кинетика изменения интенсивности люминесценции чувствительного слоя при периодическом введении в ячейку паров аналита, содержащего бром. Стрелка, направленая вниз, отмечает момент ввода паров, вниз - удаление паров из ячейки. Давление паров брома в объеме сенсора составляет 1 мм рт. ст.FIG. 4. Kinetics of changes in the luminescence intensity of the sensitive layer with periodic introduction of analyte vapors containing bromine into the cell. An arrow pointing downwards indicates the moment of vapor injection, downwards - the removal of vapors from the cell. The vapor pressure of bromine in the volume of the sensor is 1 mm Hg. Art.
Конструкция сенсора с чувствительным элементом на основе квантовых точек приведена на Фиг. 1. Сенсор состоит из герметичного сосуда (1), необходимого для создания необходимой для анализа газовой среды, содержащей анализируемый компонент. Чувствительный элемент размещается в кювете (2). В качестве источника излучения выступает блок (8). В качестве источника возбуждающего излучения могут быть использованы светодиод или лазер (4). Введение паров осуществляется посредством кранов (3). Люминесцентный поток с помощью световода (6) поступает в приемник (5) и далее в блок спектрометра (7). Результаты испытания выводятся на компьютер (9). На Фиг. 2 приведены спектры возбуждающего излучения (10) и спектра люминесценции чувствительного элемента (11). Кинетика тушения люминесценции при введении паров брома и разгорания люминесценции при их удалении приведена на Фиг. 3. На Фиг. 4 приведена кинетика изменения интенсивности люминесценции чувствительного слоя при периодическом воздействии паров брома. Стрелками отмечены моменты ввода и удаления паров аналита.The design of the sensor with a sensing element based on quantum dots is shown in Fig. 1. The sensor consists of a sealed vessel (1) required to create a gaseous medium necessary for analysis, containing the analyzed component. The sensing element is placed in the cuvette (2). Block (8) acts as a radiation source. An LED or a laser can be used as a source of exciting radiation (4). The introduction of vapors is carried out by means of taps (3). The luminescent flux with the help of a light guide (6) enters the receiver (5) and then into the spectrometer unit (7). The test results are displayed on a computer (9). FIG. 2 shows the spectra of exciting radiation (10) and the luminescence spectrum of the sensitive element (11). The kinetics of luminescence quenching upon introduction of bromine vapors and luminescence growth upon their removal is shown in Fig. 3. In FIG. 4 shows the kinetics of changes in the luminescence intensity of the sensitive layer under periodic exposure to bromine vapor. The arrows mark the moments of the introduction and removal of analyte vapors.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1.
10 г сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом (численное соотношение мономерных звеньев 71/29) растворяют при постоянном перемешивании в 100 мл тетрагидрофурана при температуре 80°С до полного растворения. Далее, температуру снижают до 60°С, и в полученный полимерный раствор вводят смесь в количестве 100 мг дисперсии квантовых точек на основе CdSe/CdS/ZnS в неполярном растворителе толуоле, максимум люминесценции которых находится при 615 нм. Кроме того, с целью стабилизации в полученный полимерный раствор также вводят смесь антиоксидантов, состоящую из 0,5 г тиогликоливой кислоты, 0,1 г триоктилфосфина и 0,1 г тиофенола.10 g of a copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride (numerical ratio of monomer units 71/29) is dissolved with constant stirring in 100 ml of tetrahydrofuran at a temperature of 80 ° C until complete dissolution. Further, the temperature is lowered to 60 ° C, and a mixture in the amount of 100 mg of a dispersion of quantum dots based on CdSe / CdS / ZnS in a non-polar solvent toluene is introduced into the resulting polymer solution, the luminescence maximum of which is at 615 nm. In addition, in order to stabilize the resulting polymer solution, a mixture of antioxidants is also introduced, consisting of 0.5 g of thioglycolic acid, 0.1 g of trioctylphosphine and 0.1 g of thiophenol.
После чего, проводят осаждение поливиниленовой полимерной пленки из фторсодержащего сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом, осаждаемой из полученного стабилизированного полимерного раствора, включающего смесь растворителей и антиоксидантные добавки, на поверхности диэлектрической пластины с последующим испарением растворителей при 30°С до полного высыхания. Затем осуществляют обработку чувствительного элемента парами молекулярного брома при 25°С в течение 72 ч при давлении паров 20 мм рт. ст. Полученный чувствительный слой при этом имеет электрическое сопротивление 305 кОм. Отклик сенсора составляет 170 кОм на 1 мм рт. ст. В качестве источника возбуждающего излучения используют синий светодиод с длиной волны 405 нм.Then, a polyvinylene polymer film is deposited from a fluorine-containing copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride, deposited from the obtained stabilized polymer solution, including a mixture of solvents and antioxidant additives, on the surface of the dielectric plate, followed by evaporation of the solvents at 30 ° C until complete drying. Then, the sensing element is treated with molecular bromine vapor at 25 ° C for 72 h at a vapor pressure of 20 mm Hg. Art. The resulting sensitive layer has an electrical resistance of 305 kOhm. The sensor response is 170 kΩ per mm Hg. Art. A blue LED with a wavelength of 405 nm is used as a source of exciting radiation.
Пример 2.Example 2.
10 г сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом (численное соотношение мономерных звеньев 71/29) растворяют при постоянном перемешивании в 100 мл смеси растворителей тетрагидрофуран:изопропанол: бутанол: пиридин, взятой в объемном соотношении 90:6:3:1 при температуре 95°С до полного растворения. Далее, температуру снижают до 85°С, и в полученный полимерный раствор вводят смесь в количестве 0,2 г дисперсии квантовых точек на основе CdSe/CdS/ZnS в неполярном растворителе гексане, максимум люминесценции которых находится при 605 нм. Кроме того, с целью стабилизации в полученный полимерный раствор также вводят смесь антиоксидантов, состоящую из 0,5 г тиогликоливой кислоты, 0,1 г триоктилфосфина и 0,1 г тиооктанола.10 g of a copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride (numerical ratio of monomer units 71/29) is dissolved with constant stirring in 100 ml of a mixture of solvents tetrahydrofuran: isopropanol: butanol: pyridine taken in a volume ratio of 90: 6: 3: 1 at a temperature of 95 ° C until complete dissolution. Further, the temperature is reduced to 85 ° C, and a mixture in the amount of 0.2 g of a dispersion of quantum dots based on CdSe / CdS / ZnS in a non-polar solvent hexane is introduced into the resulting polymer solution, the luminescence maximum of which is at 605 nm. In addition, in order to stabilize the resulting polymer solution, a mixture of antioxidants is also introduced, consisting of 0.5 g of thioglycolic acid, 0.1 g of trioctylphosphine and 0.1 g of thiooctanol.
После чего, проводят осаждение поливиниленовой полимерной пленки из фторсодержащего сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом, осаждаемой из полученного стабилизированного полимерного раствора, включающего смесь растворителей и антиоксидантные добавки, на поверхности диэлектрической пластины с последующим испарением растворителей при 30°С до полного высыхания. Затем осуществляют обработку чувствительного элемента парами молекулярного брома при 25°С в течение 48 ч при давлении паров 20 мм рт. ст. Полученный чувствительный слой при этом имеет электрическое сопротивление 280 кОм. Отклик сенсора составляет 150 кОм на 1 мм рт. ст. В качестве источника возбуждающего излучения используют синий светодиод с длиной волны 405 нм.Then, a polyvinylene polymer film is deposited from a fluorine-containing copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride, deposited from the obtained stabilized polymer solution, including a mixture of solvents and antioxidant additives, on the surface of the dielectric plate, followed by evaporation of the solvents at 30 ° C until complete drying. Then the sensing element is treated with molecular bromine vapor at 25 ° C for 48 h at a vapor pressure of 20 mm Hg. Art. The resulting sensitive layer has an electrical resistance of 280 kOhm. The sensor response is 150 kΩ per mm Hg. Art. A blue LED with a wavelength of 405 nm is used as a source of exciting radiation.
Пример 3.Example 3.
10 г сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом (численное соотношение мономерных звеньев 53/48) растворяют при постоянном перемешивании в 100 мл ацетона при температуре 90°С до полного растворения. Далее, температуру снижают до 80°С, и в полученный полимерный раствор вводят смесь в количестве 100 мг дисперсии квантовых точек на основе CdSe/CdS/ZnS в неполярном растворителе толуоле, максимум люминесценции которых находится при 615 нм. Кроме того, с целью стабилизации в полученный полимерный раствор также вводят смесь антиоксидантов, состоящую из 0,5 г тиогликоливой кислоты, 0,1 г триоктилфосфина и 0,1 г тиофенола.10 g of a copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride (numerical ratio of monomer units 53/48) is dissolved with constant stirring in 100 ml of acetone at a temperature of 90 ° C until complete dissolution. Further, the temperature is reduced to 80 ° C, and a mixture in the amount of 100 mg of a dispersion of quantum dots based on CdSe / CdS / ZnS in a non-polar solvent toluene is introduced into the resulting polymer solution, the luminescence maximum of which is at 615 nm. In addition, in order to stabilize the resulting polymer solution, a mixture of antioxidants is also introduced, consisting of 0.5 g of thioglycolic acid, 0.1 g of trioctylphosphine and 0.1 g of thiophenol.
После чего, проводят осаждение поливиниленовой полимерной пленки из фторсодержащего сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом, осаждаемой из полученного стабилизированного полимерного раствора, включающего смесь растворителей и антиоксидантные добавки, на поверхности диэлектрической пластины с последующим испарением растворителей при 30°С до полного высыхания. Затем осуществляют обработку чувствительного элемента парами бромистого водорода при 25°С в течение 72 ч при давлении паров 20 мм рт. ст. Полученный чувствительный слой имеет при этом электрическое сопротивление 280 кОм. Отклик сенсора составляет 190 кОм на 1 мм рт. ст. В качестве источника возбуждающего излучения используют лазерный луч с длиной волны 375 нм.Then, a polyvinylene polymer film is deposited from a fluorine-containing copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride, deposited from the obtained stabilized polymer solution, including a mixture of solvents and antioxidant additives, on the surface of the dielectric plate, followed by evaporation of the solvents at 30 ° C until complete drying. Then the sensing element is treated with hydrogen bromide vapor at 25 ° C for 72 h at a vapor pressure of 20 mm Hg. Art. The resulting sensitive layer has an electrical resistance of 280 kOhm. The sensor response is 190 kΩ per mm Hg. Art. A laser beam with a wavelength of 375 nm is used as a source of exciting radiation.
Пример 4.Example 4.
10 г сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом (численное соотношение мономерных звеньев 53/48) растворяют при постоянном перемешивании в 100 мл изопропанола при температуре 95°С до полного растворения. Далее, температуру снижают до 80°С, и в полученный полимерный раствор вводят смесь в количестве 100 мг дисперсии квантовых точек на основе CdSe/CdS/ZnS в неполярном растворителе толуоле, максимум люминесценции которых находится при 615 нм. Кроме того, с целью стабилизации в полученный полимерный раствор также вводят смесь антиоксидантов, состоящую из 0,5 г тиогликоливой кислоты, 0,1 г триоктилфосфина и 0,1 г тиофенола.10 g of a copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride (numerical ratio of monomer units 53/48) is dissolved with constant stirring in 100 ml of isopropanol at a temperature of 95 ° C until complete dissolution. Further, the temperature is reduced to 80 ° C, and a mixture in the amount of 100 mg of a dispersion of quantum dots based on CdSe / CdS / ZnS in a non-polar solvent toluene is introduced into the resulting polymer solution, the luminescence maximum of which is at 615 nm. In addition, in order to stabilize the resulting polymer solution, a mixture of antioxidants is also introduced, consisting of 0.5 g of thioglycolic acid, 0.1 g of trioctylphosphine and 0.1 g of thiophenol.
После чего, проводят осаждение поливиниленовой полимерной пленки из фторсодержащего сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом, осаждаемой из полученного стабилизированного полимерного раствора, включающего смесь растворителей и антиоксидантные добавки, на поверхности диэлектрической пластины с последующим испарением растворителей при 30°С до полного высыхания. Затем осуществляют обработку чувствительного элемента парами бромистого водорода при 25°С в течение 72 ч при давлении паров 20 мм рт. ст. Полученный чувствительный слой имеет при этом электрическое сопротивление 270 кОм. Отклик сенсора составляет 180 кОм на 1 мм рт. ст. В качестве источника возбуждающего излучения используют лазерный луч с длиной волны 375 нм.Then, a polyvinylene polymer film is deposited from a fluorine-containing copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride, deposited from the obtained stabilized polymer solution, including a mixture of solvents and antioxidant additives, on the surface of the dielectric plate, followed by evaporation of the solvents at 30 ° C until complete drying. Then the sensing element is treated with hydrogen bromide vapor at 25 ° C for 72 h at a vapor pressure of 20 mm Hg. Art. The resulting sensitive layer has an electrical resistance of 270 kΩ. The sensor response is 180 kΩ per mm Hg. Art. A laser beam with a wavelength of 375 nm is used as a source of exciting radiation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146110A RU2755332C2 (en) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Sensitive element of luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in gas environment and method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146110A RU2755332C2 (en) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Sensitive element of luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in gas environment and method for its production |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018146110A RU2018146110A (en) | 2020-06-25 |
| RU2018146110A3 RU2018146110A3 (en) | 2021-06-09 |
| RU2755332C2 true RU2755332C2 (en) | 2021-09-15 |
Family
ID=71135411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018146110A RU2755332C2 (en) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Sensitive element of luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in gas environment and method for its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2755332C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2826220C1 (en) * | 2023-08-29 | 2024-09-05 | Григорий Геннадьевич Баскаков | Active polymer optical fiber |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2296316C1 (en) * | 2005-08-18 | 2007-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" | Method of determining bromine in uranium hexafluoride |
| US20080305047A1 (en) * | 2005-12-19 | 2008-12-11 | Raymo Francisco M | Chemosensors Based on Quantum Dots and Oxazine Compounds |
| RU2522902C1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" | Luminescent sensor for ammonia vapours |
| US9207177B2 (en) * | 2012-09-27 | 2015-12-08 | Sensevere, Llc | Optical sensor for bromide ion |
-
2018
- 2018-12-25 RU RU2018146110A patent/RU2755332C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2296316C1 (en) * | 2005-08-18 | 2007-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" | Method of determining bromine in uranium hexafluoride |
| US20080305047A1 (en) * | 2005-12-19 | 2008-12-11 | Raymo Francisco M | Chemosensors Based on Quantum Dots and Oxazine Compounds |
| US9207177B2 (en) * | 2012-09-27 | 2015-12-08 | Sensevere, Llc | Optical sensor for bromide ion |
| RU2522902C1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" | Luminescent sensor for ammonia vapours |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2826220C1 (en) * | 2023-08-29 | 2024-09-05 | Григорий Геннадьевич Баскаков | Active polymer optical fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2018146110A3 (en) | 2021-06-09 |
| RU2018146110A (en) | 2020-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ryu et al. | Recent progress in the detection of emerging contaminants PFASs | |
| US6254831B1 (en) | Optical sensors with reflective materials | |
| CA1219464A (en) | Florescent fluid analysis | |
| EP2635624B1 (en) | Optical sensor and sensing system for oxygen monitoring in fluids using molybdenum cluster phosphorescence | |
| Kameda et al. | A fast-response pressure sensor based on a dye-adsorbed silica nanoparticle film | |
| Adams et al. | Determination of the absolute quantum efficiency of luminescence of solid materials employing photoacoustic spectroscopy | |
| Galindo et al. | Water/humidity and ammonia sensor, based on a polymer hydrogel matrix containing a fluorescent flavylium compound | |
| US6521185B1 (en) | Fluorescent probes based on the affinity of a polymer matrix for an analyte of interest | |
| Mohr et al. | Optical sensing of anions via polarity-sensitive dyes: A bulk sensor membrane for nitrate | |
| Duong et al. | Ratiometric fluorescence sensors for the detection of HPO42− and H2PO4− using different responses of the morin-hydrotalcite complex | |
| Guo et al. | A novel sensor based on the porous plastic probe for determination of dissolved oxygen in seawater | |
| Ferris et al. | An ionophore-based persistent luminescent ‘Glow Sensor’for sodium detection | |
| RU2755332C2 (en) | Sensitive element of luminescent sensor for optical detection of molecular bromine and bromine-containing substances in gas environment and method for its production | |
| CN112945922B (en) | A PDMS Sensing Detector and Sensing Application Based on Spiropyran Doping | |
| RU2522735C1 (en) | Electric sensor for hydrazine vapours | |
| Furuki et al. | Highly sensitive NO2 optical detector with squarylium dye Langmuir-Blodgett film containing J aggregate | |
| RU2522902C1 (en) | Luminescent sensor for ammonia vapours | |
| Xu et al. | Development of Dissolved Oxygen Sensor Based on Time‐domain Lifetime Measurement with a Sensing Film Fabricated by Embedding PtOEP in Highly Stable and Highly Hydrophobic Fluorinated Matrix | |
| Nazari et al. | Ready-to-use optical H2O2 sensor based on stimuli-responsive polyacrylic film and nanofibers containing spiropyran | |
| Costa-Fernández et al. | Portable fibre optic oxygen sensor based on room-temperature phosphor escence lifetime | |
| Mitsai et al. | Gas-sensing fluorescent nanostructured composites with coumarin dyes and CdTe semiconductor nanoparticles for non-invasive medical diagnostics | |
| US20080280366A1 (en) | Quantitative Detection of Lead in Water | |
| CN110146476B (en) | A method and test paper for quantitatively detecting perchlorate ion concentration based on aggregation-induced luminescence | |
| RU2758182C2 (en) | Method for manufacturing luminescent sensor material and luminescent sensor device for the analysis of acidic and basic components in gas phase | |
| US11630094B2 (en) | Layers for the detection of oxygen |