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《化学分析计量》 2021年第09期
DOI:10.3969/j.issn.1008-6145.2021.09.017
一种基于量子点复合薄膜甲醛气体荧光传感器的研制
黄建林 1,夏鹏飞 2,李恒 2,杨观杰 2,黄敬祥 1,周瑞雪 2,栾天阳 2,程煜鹏 2,邢晓波 2,王海燕 3
1.广州计量检测技术研究院,广州 510030; 2. 华南师范大学,广州 510631; 3. 广东轻工职业技术学院,广州 510300 
Development of fluorescence sensor for formaldehyde gas based on quantum dot composite film
黄建林 1,夏鹏飞 2,李恒 2,杨观杰 2,黄敬祥 1,周瑞雪 2,栾天阳 2,程煜鹏 2,邢晓波 2,王海燕 3
1. Guangzhou Institute of Measurement and Testing Technology, Guangzhou 510030, China; 2. South China Normal University, Guangzhou 510631, China; 3. Guangdong Industry Polytechnic, Guangzhou 510300, China 
摘要: 研制基于聚乙烯醇(PVA)固定直径为 5 μm 的二氧化硅小球制成的模板阵列和基团修饰量子点的甲醛 气体传感器。通过模板法,利用量子点和 20 nm 表面修饰羟基二氧化硅的三维沉积制备敏感材料,并负载于 PVA 和 二氧化硅微球的薄膜上,制备复合敏感膜。对比油胺、羧基、氨基修饰的量子点对甲醛的响应,表面修饰氨基的量子 点对甲醛十分敏感,在 120 s 内其荧光强度从 45 000 猝灭至 40 000。通过改进量子点成膜工艺实现对甲醛气体的特 异性检测,开发新型微纳光学传感器件用于超低浓度气体的快速实时监测。以 0~2 μL/L 低浓度甲醛气体的检测 为例,利用荧光量子点的量子尺寸效应和表面修饰特性,实现甲醛气体的微量、高灵敏度、快速响应的实时监测。该 仪器具有抗电磁干扰强、响应速度快、操作简单、制作成本低廉等优势,为基于荧光增强的量子点光学传感器在气体 检测等方面的研究提供了新的制备思路和研究方向。  
Abstract:A formaldehyde gas sensor based on a template array made of silica spheres with 5 μm diameter immobilized by polyvinyl alcohol (PVA) and group-modified quantum dots was developed. Through the template method, the sensitive material was prepared by three-dimensional deposition of quantum dots and 20 nm surface-modified silicon dioxide, and loaded on a thin film of PVA and silicon dioxide microspheres to prepare a composite sensitive film. Comparing the response of oleylamine, carboxyl, and amino modified quantum dots to formaldehyde, the surface-modified amino quantum dots were very sensitive to formaldehyde, whose fluorescence intensity was quenched from 45 000 to 40 000 within 120 s. Through the improvement of the quantum dot film forming process, the specific detection of formaldehyde gas was realized, and the new micro-nano optical sensor device was developed for rapid realtime monitoring of ultra-low concentration gas. It taken the detection of 0-2 μL/L formaldehyde gas as an example, and used the quantum size effect and surface modification characteristics of fluorescent quantum dots to realized the realtime monitoring of formaldehyde gas with trace amounts, high sensitivity and rapid response. The instrument has the advantages of strong anti- electromagnetic interference, fast response speed, simple operation, and low production cost. It provides new preparation ideas and research directions for the research of fluorescence-enhanced quantum dot optical sensors in gas detection and other aspects. 
关键词:甲醛;量子点;复合敏感膜;荧光传感器 
Keywords:formaldehyde; quantum dots; composite sensitive membrane; fluorescent sensor 
基金:国家自然科学基金 (11874157,11964032) ;广东省教育厅科研项目(2019GKTSCX009,2018KZDXM025);广东省省级科技计划项目 (2016A020221030) 
本文引用格式:
黄建林,夏鹏飞,李恒,等 . 一种基于量子点复合薄膜甲醛气体荧光传感器的研制[J]. 化学分析计量,2021,30(9):77.
Huang Jianlin,Xia Pengfei,Li Heng,et al. Development of fluorescence sensor for formaldehyde gas based on quantum dot composite film[J]. Chemical Analysis and Meterage,2021,30(9):77. 

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