Способ получения люминесцентного сенсора кислорода Советский патент 1990 года по МПК C09K11/00 G01N21/64 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к изготовлению люминесцентных сенсоров для количественного определения кислорода в газах, и может быть использовано для быстрого и чувствительного контроля за содержанием кислорода в инертных газах, азоте и в воздушной атмосфере в области 0-100% (от атм.).

Определение кислорода основано на тушении флуоресценции сенсоров кислородом .

Целью изобретения является повышение стабильности сенсора.

П р и м е р. При изготовлении сенсоров, представляющих собой адсорба- ты активатора на кремнеземе, в качестве исходного кремнеземного сорбента используют промышленные сили- кагели КСК-2 (удельная поверхность 338 м2/г, средний радиус пор 7 нм) и ШСК (300 м2/г и 6 нм) фракции 0,1- 0,6 мм. Применение этих силикагелей

обусловлено не только тем, что они имеют достаточно большой средний ра- диус пор (2 нм), но и тем, что они являются стекловидными и имеют развитую поверхность. СиЛикагели отмывают от возможных примесей, обрабатывая их сначала НС1 (1:1), а затем водой.

Для гидрофобизации силикагелей применяют диметилдихлорсилан. Гидро- фобизацию проводят в газовой или жидкой фазах, особое внимание обращая на исключение образования на поверхности силикагеля полимолекулярных слоев силиконовых производных, что могло бы уменьшить средний радиус пор сорбента и чувствительность сенсора к кислороду. Для этого перед обработкой диметилдихлорсиланом образцы сорбента, растворитель (СС1±), газ-носитель обезвоживают

В качестве флуоресцирующего активатора используют трипафлавин

(/

СП 01

00

со

ел

С

(ТПФ), так как он имеет высокий квантовый выход флуоресценции и его флуоресценция тушится кислородом со сравнительно высокими константами скорости: большими, например, чем в случае уранина или родамина бЖ. Кроме того, спектральные характеристики ТПФ позволяют использовать простые источники возбуждения фотолюминесценции и приемники излучения.

ТПФ вводят в немодифицированные гидрофильные кремнеземы сорбцией его из водного раствора, а в гидрофоби- зованные - пропиткой спиртовым раствором красителя. Полученные адсорба- ты содержат около моль ТПФ на 1 г силикагеля. Адсорбаты сушат при 120-НО С в, течение ч. Подсушенные адсорбаты хранят в емкостях с хорошо притертыми пробками в темноте. При таких условиях хранения адсорбатов ТПФ сравнительно хорошо сохраняет свои спектральные и люминесцентные характеристики, т.е. не выцветает. Однако на открытом воздухе, даже в темноте, ТПФ в кремнеземном сорбенте выцветает. Процесс ускоряется под действием света, но процесс фотовыцветания ТПФ в люминесцентных сенсорах может быть сведен к минимуму ослаблением возбуждающего света, поэтому важно повышать темповую стабильность красителя.

В табл. 1 и 2 приведены оценки темнового выцветания ТПФ в кремнеземе (Г - гидрофобный образец, а в индексе - номер опыта по гидрофобиза- ции), при этом степень выцветания . оценена через отношение IkCJf/Ic, где I исх- интенсивность флуоресценции адсорбата, хранившегося после получения в темноте в закрытой емкости, 1С - интенсивность флуоресценции того же адсорбата, состаренного или на открытом воздухе при комнатной температуре (табл. 1), или в запаянных ампулах при 170°С, причем в ампулы помещают адсорбаты, выдержанные при 70% влажности (табл. 2)„ Значения интенсивности флуоресценции образцов адсорбатов определены при комнатной температуре в воздушной атмосфере в . одинаковых условиях с помощью лабораторного флуориметра. Чем ближе отношение TUOK/IC к единице, тем выше стабильность ТПФ, и соответственно выше стабильность сенсора. Скорость деструкции красителя в первом приближении характеризует величина ( 1), отнесенная к единице времени старения.

Таблица 1

20

Таблица 2

Некоторое увеличение интенсивности флуоресценции после ста- рения.

Данные, приведенные в табл.1 и 2, показывают, что гидрофобизация кремнеземной основы может сильно тормозить темновую деструкцию ТПФ в сор- бенте. Так, при старении адсорбатов на открытом воздухе при комнатной температуре скорость деструкции ТПФ в гидрофобизованном кремнеземе КСК-2- Г, приблизительно в 5 раз меньше,чем

в немодифицированном гидрофильном КСК-2 (табл. 1). При ускоренном старении влажных адсорбатов в запаянных ампулах при 170°С наблюдается еще большее уменьшение скорости деструкции ТП при гидрофобизации основы адсорбатов (табл., 2).

Таким образом, предлагаемый способ изготовления люминесцентного сенсора кислорода на основе предварительно гидрофобизованного кремнеземного сорбента существенно повышает стабильность сенсора. При стабилизации интенсивности флуоресценции сенсора за счет уменьшения выцветания активатора должна повышаться и стабильность константы тушения флуоресценции сенсора кислородом. Такое повышение стабильности параметров флуоресценции сенсора должно повышать надежность и воспроизводимость определения кислорода с помощью сенсора„ Сенсоры, приготовленные по предлагаемому способу, по чувствительности к

10

15

кислороду практически не отличаются от сенсоров, приготовленных по известному способу.

Формула изобретения Способ получения люминесцентного сенсора кислорода, включающий обработку силикагеля раствором трипафла- вина, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности сенсора, силикагель предварительно гидрофобизуют диметилдихлорсиланом, а для обработки используют спиртовой раствор трипафлавина.

Изобретение относится к способу получения люминесцентного сенсора кислорода и позволяет повысить стабильность параметров флуоресценции сенсора. Силикагель обрабатывают диметилдихлорсиланом, затем пропитывают спиртовым раствором трипафлавина и сушат. 2 табл.

Составитель Т.Чиликина Редактор И.Пербак Техред А. Кравчук

Заказ 818

Тираж 579

ВНИИПИ Государственного комитета по .изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. V5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул.Гагарина, 191

Корректор О.Ципле

Подписное