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无机材料学报 2024年

作者：赵雅文屈发进汪岩屹王智文陈初升中国科学技术大学材料科学与工程系中国科学技术大学先进技术研究院

柔性传感器可以适应各种复杂环境和曲面形状，在生物医学、环境监测和智能可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。本研究旨在研发高稳定性的荧光淬灭型柔性氧敏感元件。采用硅酸铝纤维作为载体，聚二甲基硅氧烷（Polydimethysiloxane，P... 详细信息

柔性传感器可以适应各种复杂环境和曲面形状，在生物医学、环境监测和智能可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。本研究旨在研发高稳定性的荧光淬灭型柔性氧敏感元件。采用硅酸铝纤维作为载体，聚二甲基硅氧烷（Polydimethysiloxane，PDMS）为基质，四（五氟苯基）卟吩铂(Platinum（II）-5，10，15，20-tetrakis-（2，3，4，5，6-pentafluorophenyl）-porphyrin，pttfpp)荧光分子作为氧探针，制备了柔性氧敏感元件。该元件的水接触角高达152°，显示出超疏水性，有助于提升其在潮湿气氛和水溶液中的稳定性。元件对气相氧和溶解氧均表现出荧光淬灭效应，荧光强度与氧浓度之间的关系符合Stern-Volmer方程，其气相Stern-Volmer常数KSV为0.020h·Pa-1、水相Stern-Volmer常数KSV为2.94L·mmol-1。该氧敏感元件具有出色的循环可恢复性和响应性能：从氮气切换至氧气的响应时间为0.9 s，从氧气切至氮气为2.7 s。此外，pttfpp-PDMS膜具有出色的稳定性，暴露于100 ℃水蒸气15 h、在pH=1～10的水溶液中浸泡和经历400次的弯曲循环后，其相对荧光强度和水接触角均无明显变化。以硅酸铝纤维为载体的pttfpp-PDMS柔性元件具有优异的荧光氧敏感性能和稳定性，有望用于苛刻条件下气相和溶解氧的测定。

关键词：硅酸铝纤维 PDMS pttfpp 柔性氧敏感元件超疏水

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基于硅酸铝纤维的柔性氧敏感元件的制备和性能

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无机材料学报 2024年第10期 1084-1091页

作者：赵雅文屈发进汪岩屹王智文陈初升中国科学技术大学材料科学与工程系中国科学技术大学先进技术研究院

柔性传感器可以适应各种复杂环境和曲面形状,在生物医学、环境监测和智能可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。本研究旨在研发高稳定性的荧光淬灭型柔性氧敏感元件。采用硅酸铝纤维作为载体,聚二甲基硅氧烷（Polydimethysiloxane,PDMS... 详细信息

柔性传感器可以适应各种复杂环境和曲面形状,在生物医学、环境监测和智能可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。本研究旨在研发高稳定性的荧光淬灭型柔性氧敏感元件。采用硅酸铝纤维作为载体,聚二甲基硅氧烷（Polydimethysiloxane,PDMS）作为基质,四（五氟苯基）卟啉铂(Platinum（Ⅱ）-5,10,15,20-tetrakis-（2,3,4,5,6-pentafluorophenyl）-porphyrin,pttfpp)荧光分子作为氧探针,制备了柔性氧敏感元件。该元件的水接触角高达152°,显示出超疏水性,这有助于提升其在潮湿气氛和水溶液中的稳定性。元件对气相氧和溶解氧均表现出荧光淬灭效应,荧光强度与氧含量之间的关系符合Stern-Volmer方程,其气相Stern-Volmer常数KSV为0.020 h·Pa-1,水相Stern-Volmer常数KSV为2.94 L·mmol-1。该氧敏感元件具有出色的循环可恢复性和响应性能:从氮气切换至氧气的响应时间为0.9 s,从氧气切换至氮气为2.7 s。此外,pttfpp-PDMS膜具有出色的稳定性,暴露于100℃水蒸气15 h、在pH 1～10的水溶液中浸泡和经历400次的弯曲循环后,其相对荧光强度和水接触角均无明显变化。以硅酸铝纤维为载体的pttfpp-PDMS柔性元件具有优异的荧光氧敏感性和稳定性,有望用于苛刻条件下气相氧和溶解氧的测定。

关键词：硅酸铝纤维 PDMS pttfpp 柔性氧敏感元件超疏水性

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平板光极技术的研发及其在环境微界面研究中的应用

平板光极技术的研发及其在环境微界面研究中的应用

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作者：胡璇南京大学

学位级别：硕士

根际研究对于探讨元素的地球化学循环过程具有重要意义,根区微界面研究可以探索土壤或沉积物系统中重金属或营养元素迁移转化的机理,进一步阐明污染特征与迁移规律,为污染物的环境作用机制研究提供基础。土壤及沉积物介质体系由于根系... 详细信息

根际研究对于探讨元素的地球化学循环过程具有重要意义,根区微界面研究可以探索土壤或沉积物系统中重金属或营养元素迁移转化的机理,进一步阐明污染特征与迁移规律,为污染物的环境作用机制研究提供基础。土壤及沉积物介质体系由于根系生长、生物扰动等活动造成环境热点微区,其具有非均质性的特点,传统的根际研究手段常采取的化学提取法,无法反应环境介质非均质性且可能对样品中污染物分布状况造成破坏,从而影响分析的准确性。近来发展的各类高分辨根际研究手段采用非侵入性的方式,可在二维尺度上获取物质分布信息。平板光极技术是其中一种高时空分辨率的荧光传感技术。O2和pH是影响根际重金属环境行为的主要因素,本文主要研究O2及pH平板光极系统,并应用于根际环境中。在本研究中,合成了五种新的HPTS衍生物,并将其作为pH敏感荧光染料包埋于水凝胶中制备成传感薄膜;并使用pttfpp染料作为O2敏感染料包埋于PVC中制备成02平板光极传感薄膜。实验室研究表明,pH及02平板光极传感膜采用荧光比例定量法监测pH和溶解氧,其分别在pH6.5～9.5和0～饱和溶解氧的范围内具有良好的响应情况。结果显示烷基胺改性后HPTS衍生物受离子强度影响降低、光稳定性优异、荧光强度不受氧气浓度的影响,其中取代基6个C以上的衍生物可适用于中性及碱性环境下长期实验的需求;取代基2个C以上的衍生物适用于酸性环境下的长期实验需求,观察不到明染料的明显泄漏。02平板光极在使用过程中,极易受到温度的影响,且参比染料无法校正,故需在实验过程中保持温度的稳定。该项技术已成功用于沉积物及土壤界面根际泌氧及根际酸化效应的研究,本课题组已将平板光极技术与高分辨DGT技术联用,用于观察水稻根际重金属的地球化学循环过程。未来可继续开发针对不同待测物的平板光极技术,并将多待测参数整合到同一张传感薄膜上,实现多参数的同时监测。

关键词：平板光极 HPTS pttfpp 根际行为高分辨成像

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