CN114019019B - 一种石英晶体微天平传感器及其对芥子气和芥子气模拟物的检测 - Google Patents
一种石英晶体微天平传感器及其对芥子气和芥子气模拟物的检测 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114019019B CN114019019B CN202111323203.0A CN202111323203A CN114019019B CN 114019019 B CN114019019 B CN 114019019B CN 202111323203 A CN202111323203 A CN 202111323203A CN 114019019 B CN114019019 B CN 114019019B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- quartz crystal
- mustard gas
- crystal microbalance
- detection
- microbalance sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 title claims abstract description 34
- QKSKPIVNLNLAAV-UHFFFAOYSA-N bis(2-chloroethyl) sulfide Chemical compound ClCCSCCCl QKSKPIVNLNLAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 8
- GBNVXYXIRHSYEG-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-2-ethylsulfanylethane Chemical compound CCSCCCl GBNVXYXIRHSYEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Natural products CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- -1 2-chloroethyl diethyl ether Chemical compound 0.000 claims abstract description 5
- 150000002678 macrocyclic compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- KZMGYPLQYOPHEL-UHFFFAOYSA-N Boron trifluoride etherate Chemical compound FB(F)F.CCOCC KZMGYPLQYOPHEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 5
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims description 5
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 claims description 5
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 claims description 4
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 4
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CXSAUYSENLOMSC-UHFFFAOYSA-N 2-[3-(2,5-dimethoxyphenyl)phenyl]-1,4-dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(OC)C(C=2C=C(C=CC=2)C=2C(=CC=C(OC)C=2)OC)=C1 CXSAUYSENLOMSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical class [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical class [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 3
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZNSMNVMLTJELDZ-UHFFFAOYSA-N Bis(2-chloroethyl)ether Chemical compound ClCCOCCCl ZNSMNVMLTJELDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 3
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 3
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 241000219198 Brassica Species 0.000 description 1
- 235000003351 Brassica cretica Nutrition 0.000 description 1
- 235000003343 Brassica rupestris Nutrition 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- XDLDASNSMGOEMX-UHFFFAOYSA-N benzene benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1 XDLDASNSMGOEMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 1
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- NXQGGXCHGDYOHB-UHFFFAOYSA-L cyclopenta-1,4-dien-1-yl(diphenyl)phosphane;dichloropalladium;iron(2+) Chemical compound [Fe+2].Cl[Pd]Cl.[CH-]1C=CC(P(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1.[CH-]1C=CC(P(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 NXQGGXCHGDYOHB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000010460 mustard Nutrition 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000163 radioactive labelling Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- XHFLOLLMZOTPSM-UHFFFAOYSA-M sodium;hydrogen carbonate;hydrate Chemical class [OH-].[Na+].OC(O)=O XHFLOLLMZOTPSM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/022—Fluid sensors based on microsensors, e.g. quartz crystal-microbalance [QCM], surface acoustic wave [SAW] devices, tuning forks, cantilevers, flexural plate wave [FPW] devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
- G01N2291/014—Resonance or resonant frequency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/021—Gases
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种石英晶体微天平传感器及其对芥子气和芥子气模拟物气体的检测，芥子气模拟物为2‑氯乙基乙基硫醚和2‑氯乙基***。所述方法包括：将三联苯[3]芳烃大环化合物在超声条件下加入乙醇溶液中得到均匀的分散液，进而将分散液涂覆在石英晶体电极表面形成敏感材料，干燥后即可到传感器。基于大环的石英晶体微天平传感器具有制备简单、特异性高、灵敏度高，响应性快，成本低等优点，可用于检测ppm级芥子气或其模拟剂的连续实时在线检测，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于有毒物质检测技术领域，具体涉及一种石英晶体微天平传感器及其对芥子气和芥子气模拟物气体的检测。
背景技术
芥子气（Sulfur mustard，HD），化学名称2,2’-二氯二乙硫醚，是一种毒剂。
传统的芥子气检测方法是利用其烃化性质或形成复合物的性质与化学试剂反应，采用比色法进行检测。随着现代仪器分析技术的发展，气相色谱-质谱联用法（GC-MS）、液相色谱法、放射性标记法等方法成功用于芥子气检测。但是这些手段大多需要昂贵的大型仪器设备，而且操作较为复杂，缺乏对某种毒剂检测的专一识别性。因此，亟需发展高择性、高特异性和高灵敏度的芥子气检测新技术。
石英晶体微天平（QCM）传感器是一种以微小质量变化为依据的敏感分析仪器。利用特定的石英晶体振荡器为换能器件，在石英晶体电极表面附着一层敏感膜材料作为频率敏感元件，当被检测物质与敏感材料相互作用被吸附时会导致质量改变，进而在交变电场下产生振动频率变化，实现微量、痕量物质的检测。QCM传感器测量精度可达纳克级，具有结构/使用简单、成本低、响应快、特异性好等优点。因此，QCM传感器可以作为一种理想的潜在检测手段。
发明内容
本发明目的为解决传统的芥子气检测方法存在的灵敏度低、仪器设备昂贵、操作繁琐等问题，为芥子气提供一种简单便携、灵敏度高、响应性好、抗干扰能力强的传感器检测方法。本发明依靠在石英晶体电极上修饰一种式Ⅰ大环的敏感膜材料，来构建一种新颖的石英晶体微天平传感器。在检测时，芥子气及其模拟物会被石英晶体电极表面修饰的式Ⅰ大环所识别和吸附，通过微小的质量改变转换成传感器相应的频率信号，从而达到对目标物的定量检测。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明第一方面涉及一种石英晶体微天平传感器，其特征在于，包括石英晶体微天平和石英晶体电极表面修饰的敏感膜材料；所述敏感膜材料包含式Ⅰ所示的大环化合物；所述敏感膜材料厚度为0.5 µm；
其中，R为C1–8烷基。
根据本发明的一个实施方案，R为C1–4烷基，优选为甲基、乙基和丁基。
本发明第二方面涉及第一方面所述的式Ⅰ所示的敏感膜制备方法，包括如下步骤：
（1）将化合物1与2以 2 : 1的摩尔量混合溶于二氧六环和水中，再加入2当量碳酸钾和10%催化量的1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁二氯化钯，在氩气保护下加热搅拌回流12小时，反应结束后，将反应液冷却至室温，旋干溶剂，用二氯甲烷和水萃取三次，有机相使用硅胶拌样，通过柱层析得到成环单体3；所述的于二氧六环和水的溶剂比为5 : 1；
（2）将单体3和多聚甲醛按1 : 1的摩尔量混合溶于1,2-二氯乙烷溶液，加入1当量的三氟化硼***催化剂，反应20分钟后用饱和碳酸氢钠水溶液淬灭反应，有机相再用饱和氯化钠和水洗涤三次后用硅胶拌样，通过柱层析分离得到式Ⅰ大环化合物；
（HCHO）n指的是多聚甲醛。
根据本发明的一个实施方案，R为C1–4烷基，优选为甲基、乙基和丁基。
本发明第三方面涉及第一方面任一所述的石英晶体微天平传感器的制备方法，包括如下步骤：
（1）将石英晶体电极用去离子水和乙醇超声清洗5分钟，然后在50℃下干燥2小时，备用；
（2）将制备的式Ⅰ所示的大环化合物加入到定量的溶剂中，在超声条件下得到均匀分散液；所述溶剂为水和乙醇中的一种或其混合物；
（3）将步骤（2）制备的大环敏感材料分散液旋涂在步骤（1）得到石英晶体电极表面，于50℃下真空干燥8–10 h，得到涂覆有式Ⅰ大环敏感膜材料的石英晶体微天平传感器，
根据本发明的一个实施方案，R为C1–4烷基，优选为甲基、乙基和丁基。
根据本发明的一个实施方案，所述的旋涂方式为：低速下旋涂35–45s，高速下旋涂15–25s；
本发明同时也公开了石英晶体微天平传感器在用于定量检测芥子气和芥子气模拟剂方面的应用，实验结果显示：对浓度为10–100 ppm之间的芥子气模拟剂蒸气具有快速的响应性和高的灵敏度，并且具有特异性，不受其他气体的干扰。
其中采用检测方法如下：
将涂覆有大环化合物的敏感膜的石英晶体电极放入待测样品室，根据膜材料吸附样品的质量变化和石英晶体电极振动频率的变化值测出模拟剂的响应曲线；其中所述芥子气模拟剂为2-氯乙基乙基硫醚和2-氯乙基***。
本发明公开的石英晶体微天平传感器及其对芥子气模拟物的检测与现有技术相比所具有的积极效果在于：
1、本发明三联苯芳烃大环能够通过主客体相互作用实现对芥子气模拟物的有效吸附和识别，芥子气模拟剂为2-氯乙基乙基硫醚和2-氯乙基***。
2、本发明制备得到了一种新型的石英晶体微天平传感器。
3、本发明制备的石英晶体微天平传感器对浓度为10–100 ppm之间的芥子气模拟剂蒸气具有快速的响应性和高的灵敏度，并且具有特异性，不受其他气体的干扰。芥子气模拟剂为2-氯乙基乙基硫醚和2-氯乙基***。
附图说明
图1为实施例1中2, 5-二甲氧基三联苯[3]芳烃的核磁氢谱；
图2为实施例3中石英晶体微天平传感器检测CEES的时间-频率响应曲线；
图3为实施例4中石英晶体微天平传感器检测CEEE的时间-频率响应曲线；
图4为实施例5中石英晶体微天平传感器对100 ppm浓度下的CEES、CEEE、H2、CO、CO2、H2O、NO、NO2、NH3、benzene和THF的检测选择性。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料及试剂均有市售。其中1,3-二（2,5-二甲氧基苯基）苯单体、多聚甲醛、三氟化硼***、石英晶体电极等均由市售。
实施例1
2, 5-二甲氧基三联苯[3]芳烃（2,5-MeBP3）的制备
称量1.0 g 1,3-二（2,5-二甲氧基苯基）苯单体和0.1 g多聚甲醛溶于200 mL 1,2-二氯乙烷溶液中，加入0.36 mL的三氟化硼***催化剂，反应20分钟后用饱和碳酸氢钠水溶液淬灭反应，再用饱和氯化钠和水洗涤三次，有机相用硅胶拌样，再通过柱层析分离得到0.7 g 2,5-MeBP3大环，熔点256 ℃，结果如图1所示。
实施例2
石英晶体微天平（QCM）传感器的制备
称量2,5-MeBP3大环化合物100 mg，加入到20 mL浓度为75%的乙醇溶液中，在40KHz条件下超声处理30分钟得到浓度为5 mg/mL的敏感膜材料分散液。然后用微量注射器吸取2 mL的敏感材料分散液，使用旋涂仪在QCM电极表面中心低速下旋涂35s，然后高速下旋涂25s，于50℃下真空干燥8 h，得到电极涂覆修饰一层0.5 µm厚的敏感膜材料的石英晶体微天平传感器。
实施例3
QCM传感器检测2-氯乙基乙基硫醚（CEES）
将实施例2制备的表面涂覆有2,5-MeBP3敏感膜的QCM传感器电极置于检测室中，然后将浓度为100 ppm的CEES通过氮气载入检测室中，2,5-MeBP3敏感膜会吸附CEES，同时通过谐振电路和传感器频率响应数据，使用计算机相关软件对采集的数据进行处理并绘制成相关的响应曲线。结果如图2所示，表明该传感器对CEES具有非常快的响应，在通入气体20时，就能够响应10 ppm浓度的样品。
实施例4
QCM传感器检测和2-氯乙基***（CEEE）
将实施例2制备的表面涂覆有2,5-MeBP3敏感膜材料的QCM传感器电极置于检测室中，然后将浓度为100 ppm的CEEE通过氮气载入检测室中，2,5-MeBP3晶体敏感膜材料会吸附CEEE，同时通过谐振电路和传感器频率响应数据，使用计算机相关软件对采集的数据进行处理并绘制成相关的响应曲线。结果如图3所示。
实施例5
QCM传感器对CEES和CEEE检测的特异性
参照实施例3和4的方法，分别将100 ppm的氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、水（H2O）、一氧化氮（NO）、二氧化碳（NO2）、氨气（NH3）苯（benzene）和四氢呋喃（THF）通入检测室中进行检测，结果如图4所示，表明本发明的传感器对CEES和CEEE具有非常好的特异性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (1)
1.石英晶体微天平传感器在用于定量检测芥子气和芥子气模拟剂方面的应用，其特征在于，采用检测方法如下：
将涂覆有大环化合物的敏感膜的石英晶体电极放入待测样品室，根据膜材料吸附样品的质量变化和石英晶体电极振动频率的变化值测出模拟剂的响应曲线；其中所述芥子气模拟剂为2-氯乙基乙基硫醚和2-氯乙基***；
所述大环化合物的结构如式I所示：；
所述敏感膜的厚度0.5 µm；
所述大环化合物的制备方法为：
称量1 .0 g 1 ,3-二（2 ,5-二甲氧基苯基）苯单体和0 .1 g多聚甲醛溶于200 mL 1,2-二氯乙烷溶液中，加入0 .36 mL的三氟化硼***催化剂，反应20分钟后用饱和碳酸氢钠水溶液淬灭反应，再用饱和氯化钠和水洗涤三次，有机相用硅胶拌样，再通过柱层析分离得到；
所述石英晶体微天平传感器的制备方法为：
称量所述大环化合物100 mg，加入到20 mL浓度为75%的乙醇溶液中，在40KHz条件下超声处理30分钟得到浓度为5 mg/mL的敏感膜材料分散液；然后用微量注射器吸取2 mL的敏感材料分散液，使用旋涂仪在QCM电极表面中心低速下旋涂35s，然后高速下旋涂25s，于50℃下真空干燥8 h，得到电极涂覆修饰一层0.5µm厚的敏感膜材料的石英晶体微天平传感器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111323203.0A CN114019019B (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种石英晶体微天平传感器及其对芥子气和芥子气模拟物的检测 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111323203.0A CN114019019B (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种石英晶体微天平传感器及其对芥子气和芥子气模拟物的检测 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114019019A CN114019019A (zh) | 2022-02-08 |
| CN114019019B true CN114019019B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=80062677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111323203.0A Active CN114019019B (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种石英晶体微天平传感器及其对芥子气和芥子气模拟物的检测 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114019019B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005147989A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Japan Science & Technology Agency | 簡易ビスフェノールａセンサーおよび微量ビスフェノールａの検出方法 |
| CN101988882A (zh) * | 2009-08-03 | 2011-03-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 检测hcn气体的石英晶体微天平传感器及其制法和应用 |
| CN104198603A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-10 | 中国人民解放军军事医学科学院毒物药物研究所 | 巯基类亲核取代衍生化试剂的分析用途及方法 |
| CN105445133A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-03-30 | 浙江大学 | 一种检测三甲胺气体的石英晶体微天平传感器及其制备方法与应用 |
| CN108627380A (zh) * | 2017-03-15 | 2018-10-09 | 中国人民解放军军事医学科学院毒物药物研究所 | 去除或减少有毒物质的方法以及检测有毒物质的方法 |
| CN110642684A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-03 | 天津师范大学 | 一类基于联苯芳烃的大环和笼状分子及衍生化合物及其合成方法与应用 |
| CN112794794A (zh) * | 2020-06-04 | 2021-05-14 | 上海大学 | 基于联苯芳烃的三联苯大环化合物及其制备方法 |
| CN112933071A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-11 | 武汉大学 | 一种水溶性柱芳烃的应用 |
| CN113402528A (zh) * | 2020-03-17 | 2021-09-17 | 中国医学科学院药物研究所 | 西松烷型大环二萜化合物及制备方法、药物组合物及用途 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7464580B2 (en) * | 2005-09-26 | 2008-12-16 | Oakland University | Ionic liquid high temperature gas sensors |
-
2021
- 2021-11-10 CN CN202111323203.0A patent/CN114019019B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005147989A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Japan Science & Technology Agency | 簡易ビスフェノールａセンサーおよび微量ビスフェノールａの検出方法 |
| CN101988882A (zh) * | 2009-08-03 | 2011-03-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 检测hcn气体的石英晶体微天平传感器及其制法和应用 |
| CN104198603A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-10 | 中国人民解放军军事医学科学院毒物药物研究所 | 巯基类亲核取代衍生化试剂的分析用途及方法 |
| CN105445133A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-03-30 | 浙江大学 | 一种检测三甲胺气体的石英晶体微天平传感器及其制备方法与应用 |
| CN108627380A (zh) * | 2017-03-15 | 2018-10-09 | 中国人民解放军军事医学科学院毒物药物研究所 | 去除或减少有毒物质的方法以及检测有毒物质的方法 |
| CN110642684A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-03 | 天津师范大学 | 一类基于联苯芳烃的大环和笼状分子及衍生化合物及其合成方法与应用 |
| CN113402528A (zh) * | 2020-03-17 | 2021-09-17 | 中国医学科学院药物研究所 | 西松烷型大环二萜化合物及制备方法、药物组合物及用途 |
| CN112794794A (zh) * | 2020-06-04 | 2021-05-14 | 上海大学 | 基于联苯芳烃的三联苯大环化合物及其制备方法 |
| CN112933071A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-11 | 武汉大学 | 一种水溶性柱芳烃的应用 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| Chunju Li 等.Efficient Separation of Cis- and Trans-1,2-dichloroethene Isomers by Adaptive Biphen[3]arene Crystals.Angew. Chem. Int. Ed.2019,(第58期),全文. * |
| New opportunities in synthetic macrocyclic arenes;Jia-Rui Wu and Ying-Wei Yang;Royal Society of Chemistry;全文 * |
| QCM传感器法定量检测空气中芥子气;李伟;左伯莉;张天;李善茂;;环境污染与防治(第10期);全文 * |
| Terphen[n]arenes and Quaterphen[n]arenes (n = 3‒6): One-pot Synthesis, Self-assembly into Supramolecular Gels, and Iodine Capture;Chunju Li 等;Angew. Chem. Int. Ed.;全文 * |
| 乐高芳烃系列大环的合成及大环的吸附分离性能研究;徐凯迪;中国优秀硕士学位论文全文数据库;第35-36页 * |
| 压电晶体微天平阵列传感器识别毒剂的研究;左伯莉;李伟;陈传治;张天;;分析化学(第08期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114019019A (zh) | 2022-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Du et al. | Synthesis and evaluation of a new polysiloxane as SAW sensor coatings for DMMP detection | |
| Yang et al. | Highly sensitive and selective determination of bisphenol-A using peptide-modified gold electrode | |
| Leibl et al. | Polydopamine-based molecularly imprinted thin films for electro-chemical sensing of nitro-explosives in aqueous solutions | |
| CN105136977B (zh) | 一种二硫化钼基双金属纳米复合材料构建的气体传感器的制备方法 | |
| CN111943907B (zh) | 一种能够同时检测tnt与tnp的荧光探针及其制备方法 | |
| Harbeck et al. | Understanding the VOC sorption processes on fluoro alkyl substituted phthalocyanines using ATR FT-IR spectroscopy and QCM measurements | |
| He et al. | Analytical application of poly {methyl [3-(2-hydroxy-3, 4-difluoro) phenyl] propyl siloxane} as a QCM coating for DMMP detection | |
| CN105158412A (zh) | 一种基于二硫化钼负载的双金属合金纳米复合材料构建的芳烃气体传感器的制备方法 | |
| Liu et al. | Sensing ionic liquids for chemoselective detection of acyclic and cyclic ketone gases | |
| CN110330444B (zh) | 一种用于异氰酸酯类物质检测的荧光化合物及制备方法与其作为试纸型检测探针的应用 | |
| CN114019019B (zh) | 一种石英晶体微天平传感器及其对芥子气和芥子气模拟物的检测 | |
| CN102861559B (zh) | 聚丙烯腈螯合树脂金属吸附剂的生产方法 | |
| CN101716495A (zh) | 磺酰脲类除草剂分子印迹聚合物微球及其制备方法 | |
| Li et al. | Clopyralid detection by using a molecularly imprinted electrochemical luminescence sensor based on the “gate-controlled” effect | |
| Harbeck et al. | The role of hydrogen bonding in the sensitivity of QCM sensors: a spectroscopic study on tosylamido phthalocyanines | |
| CN113698307A (zh) | 一种同位素化合物及其制备方法和用途 | |
| Tseng et al. | Chemoselective gas sensing ionic liquids | |
| Dickert et al. | Tetraazacyclophanes as host molecules for solvent vapours: mass-sensitive detection and force-field calculations | |
| CN110423609A (zh) | 一种识别硫氰酸根的荧光探针及其制备和识别方法 | |
| Zhu et al. | Determination of water-soluble nitrate ions in PM2. 5 particles using UiO-67 modified glassy carbon electrode | |
| Liu et al. | Preparation of a quartz microbalance sensor based on molecularly imprinted polymers and its application in formaldehyde detection | |
| CN110845505B (zh) | 苝二酰亚胺衍生物及基于其的电学阻抗型区分检测吡啶衍生物传感器及其制备方法和应用 | |
| Maji et al. | Polymer‐coated piezoelectric quartz crystal sensor for sensing the nerve agent simulant dimethyl methylphosphonate vapor | |
| Wang et al. | Development of a chemiluminescence sensor based on molecular imprinting technology for the determination of trace monocrotophos in vegetables | |
| CN113984921A (zh) | 一种测定基因毒杂质1,3-二氯-2-丙醇的气相色谱质谱联用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |