專利名稱：納米材料催化發光檢測溶液中有機物分子的方法及檢測器的制作方法
技術領域：
本發明屬化工材料檢測技術領域，特別涉及一種納米材料催化發光檢測溶液中有機物分子的方法及檢測器。
背景技術：
目前，高效液相色譜中紫外檢測器(UVD)是一種較為通用的檢測器，但它所能檢測的物質必須具有吸收紫外光的生色基團，這大大限制了其應用范圍。對于無紫外吸收或弱紫外吸收的有機化合物的檢測則常選用示差檢測器(RID)和蒸發光檢測器(ELSD)，但示差檢測器因其工作環境苛刻、靈敏度不高的缺點而使其應用受到很大限制；蒸發光檢測器因其結構復雜、靈敏度普遍不高、價格昂貴而未能普及。最近，日本科學家發現，有機氣體分子在具有催化活性的固體材料(微米量級)表面發生氧化還原反應時可產生化學發光，他們并對這一現象做過一些初步的研究，但是他們的工作僅局限于有機氣體小分子測定，并且對試驗所需儀器、反應環境要求很高，普遍檢測靈敏度不高，加之所研究的材料種類和催化活性的限制，這一研究并未獲得廣泛的重視。本發明專利的核心技術在于利用微量噴霧原理，對溶液進行霧化處理，試樣經霧化并傳輸至催化發光器件，實現對溶液中有機物分子的測定。這一方法可以實現對包括無紫外吸收或弱紫外吸收的多種有機物分子的測定，并具有較高的靈敏度。文獻檢索發現，利用納米材料催化發光的特點實現對溶液中有機物分子的測定尚未見報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種納米材料催化發光檢測溶液中有機物分子的方法及檢測器。其特征在于所述納米材料催化發光檢測器的構成為樣品溶液霧化器固定在氣溶膠傳輸裝置頂端、納米功能材料制成的催化發光反應器件放置在氣溶膠傳輸裝置的水平管內和溫控器連接、單色器放在催化發光反應器件外側和光電檢測器的前面，光電檢測器的輸出和數據處理系統連接；廢氣出口和廢液出口分別設置在氣溶膠傳輸裝置下部的左右兩邊；所述檢測溶液中有機物分子的方法是利用微量噴霧原理和納米材料催化有機分子產生發光的特性，對試樣溶液進行霧化、傳輸、催化發光，實現對溶液中包括無紫外吸收或弱紫外吸收在內的多種有機物分了的檢測；其檢測過程是將納米材料以粉體或薄膜的形式涂附或燒結在陶瓷加熱器的表面，加熱至500℃，保持30min條件下，以消除吸附物的干擾。工作溫度在30-600℃范圍內，以流速為0.5-20L/min、體積混合比為1∶99-99∶1的N2/O2混合氣或空氣為載氣氣體，從進氣口進入溶液霧化器，樣品溶液從進樣口注入到檢測器中，試液經霧化并帶到催化發光器件處進行反應，光信號由光電檢測器檢測，輸送至數據處理系統，經運算處理，得到在檢測波長從400-700nm變化時，光信號隨溶液濃度的變化呈線性變化。
所述催化發光器件由三部分構成，中心為電阻絲加熱棒，外圍燒結上陶瓷材料作為襯底，然后將納米材料涂附在襯底表面上。
所述納米材料為γ-Al2O3、SrCO3或Cr2O3、LaCO3與Pt的復合材料。
本發明的有益效果是可以對溶液中包括無紫外吸收或弱紫外吸收在內的多種有機物分了進行檢測，并可作為高效液相色譜的一種新型檢測手段，實現對溶液中多種有機物分子的分離檢測，對有機化合物溶液(糖類、氨基酸類、醇類、醛類、羧酸類)均有很好的響應，能夠利用本發明的催化發光檢測器進行測定。該檢測器優點主要有無試劑損耗、長壽命、高靈敏度、易操作、重復性好。
圖1 為基于納米材料的化學發光檢測器結構原理圖。
圖2.為催化發光器件結構圖。
具體實施例方式
本發明是一種納米材料催化發光檢測溶液中有機物分子的方法及檢測器。該納米材料催化發光檢測器的構成是樣品溶液霧化器3固定在氣溶膠傳輸裝置4頂端、納米功能材料制成的催化發光反應器件9放置在氣溶膠傳輸裝置4的水平管內并和溫控器7連接、單色器11放在催化發光反應器件9外側和光電檢測器5的前面，光電檢測器5的輸出和數據處理系統6連接，廢氣出口8和廢液出口10分別設置在氣溶膠傳輸裝置4的下部左右兩邊；所述檢測溶液中有機物分子的方法是利用微量噴霧原理和納米材料催化有機分子產生發光的特性，對試樣溶液進行霧化、傳輸、催化發光，實現對溶液中包括無紫外吸收或弱紫外吸收在內的多種有機物分子的檢測；其檢測過程是將納米材料12以粉體或薄膜的形式涂附或燒結在加熱棒14表面的陶瓷襯底13上，加熱至500℃，保持30min條件下，以消除吸附物的干擾。工作溫度在30-600℃范圍內，以流速為0.5-20L/min、體積混合比為1∶99-99∶1的N2/O2混合氣或空氣為載氣氣體，從進氣口1進入溶液霧化器，樣品溶液從進樣口2注入到檢測器中，試液經霧化并帶到催化發光器件處進行反應，光信號由光電檢測器檢測，輸送至數據處理系統，經運算處理，得到在檢測波長從400-700nm變化時，光信號隨溶液濃度的變化呈線性變化。上述催化發光器件由三部分構成，中心為電阻絲加熱棒14，外圍燒結上陶瓷襯底13，然后將納米材料12涂附在襯底13表面上。
上述納米材料為γ-Al2O3、SrCO3或Cr2O3、LaCO3和Pt的復合材料。
下面再舉實際應用的幾種納米傳感材料所作實例對本發明的效果予以進一步說明。
實施例一將納米材料γ-Al2O3以粉體或薄膜的形式涂附或燒結在陶瓷加熱器的表面，升溫到500℃，保持30min，以消除吸附物的干擾。工作溫度在100℃，載氣氣體為N2∶O2混合氣(配比在1∶99-99∶1范圍內)，流速在10L/min，檢測波長從400-700nm可實現變化。取定量的樣品溶液，比如50μL蔗糖或葡萄糖或其他糖類化合物水溶液，由進樣口注入到檢測器中，試液經霧化并帶到催化發光器件處進行反應，光信號由光電倍增管檢測，電腦自動收集信號。光信號隨溶液濃度的變化呈線性變化，如對蔗糖溶液，其線性范圍為10-1000μg/mL；葡萄糖溶液，其線性范圍為1.0-100μg/mL。
實施例二將納米材料SrCO3以粉體或薄膜的形式燒結在陶瓷加熱器的表面，升溫到500℃，保持30min，以消除吸附物的干擾。工作溫度在30℃，載氣氣體為N2∶O2混合氣(配比在1∶99-99∶1范圍內)，流速在0.5L/min，檢測波長從400-700nm可實現變化。取定量的溶液，比如50μL乙醇和其它醇類化合物溶液，由進樣口注入到檢測器腫，試液經霧化并帶到催化發光反應器件中進行反應，光信號由光電倍增管檢測，電腦自動收集信號，光信號隨溶液濃度的變化呈線性變化，如對乙醇溶液，其線性范圍為10-1000μg/mL。
實施例三將納米材料γ-Al2O3以粉體或薄膜的形式燒結在陶瓷加熱器的表面，升溫到500℃，保持30min，以消除吸附物的干擾。工作溫度在250℃，載氣氣體為N2∶O2混合氣(配比在1∶99-99∶1范圍內)，流速在15L/min，檢測波長從400-700nm可實現變化。取定量的樣品溶液，比如50μL纈氨酸或其他氨基酸類化合物水溶液，由進樣口注入到檢測器中，試液經霧化并帶到催化發光器件處進行反應，光信號由光電倍增管檢測，電腦自動收集信號。光信號隨溶液濃度的變化呈線性變化，如對纈氨酸溶液，其線性范圍為20-1000μg/mL。
實施例四將納米復合材料Cr2O3:LaCO3:Pt以粉體或薄膜的形式燒結在陶瓷加熱器的表面，升溫到500℃，保持30min，以消除吸附物的干擾。工作溫度在450℃，載氣氣體為N2∶O2混合氣(配比在1∶99-99∶1范圍內)，流速在5L/min，檢測波長從400-700nm可實現變化。取定量的溶液，比如50μL NH3水溶液，注入到檢測器中，試液經霧化并帶到催化發光反應器中進行反應，光信號由光電倍增管檢測，輸送至數據處理系統，經運算處理，光信號隨氨水濃度的變化呈線性變化，其線性范圍為50-1000μg/mL。
實施例五將該檢測器與高效液相色譜聯用。檢測器中納米材料γ-Al2O3以粉體或薄膜的形式燒結在陶瓷加熱器的表面，升溫到500℃，保持30min，以消除吸附物的干擾。工作溫度在600℃，載氣氣體為N2∶O2混合氣(配比在1∶99-99∶1范圍內)，流速在20L/min，檢測波長從400-700nm可實現變化。高效液相色譜試驗條件為Zorbax SB-18柱，乙腈—水流動相，流速0.5-3.0mL/min。取定量的樣品溶液，比如50μL糖—葡萄糖混合水溶液。試液經分離進入檢測器，霧化形成氣溶膠并傳輸至催化發光器件進行反應，光信號由光電倍增管檢測，電腦自動收集信號。光信號隨糖濃度的變化呈線性變化，蔗糖和葡萄糖能較好分離，其線性范圍分別為50-1000μg/mL，10-500μg/mL。
權利要求
1.一種納米材料催化發光檢測溶液中有機物分子的方法，其特征在于所述檢測溶液中有機物分子的方法是利用微量噴霧原理和納米材料催化有機分子產生發光的特性，對試樣溶液進行霧化、傳輸、催化發光，實現對溶液中包括無紫外吸收或弱紫外吸收在內的有機物分子的檢測；其檢測過程是將納米材料以粉體或薄膜的形式涂附或燒結在陶瓷加熱器的表面，加熱至500℃，保持30min條件下，以消除吸附物的干擾；工作溫度在30-600℃范圍內，以流速為0.5-20L/min、體積混合比為1∶99-99∶1的N2/O2混合氣或空氣為載氣氣體，從進氣口進入溶液霧化器，樣品溶液從進樣口注入到檢測器中，試液經霧化并帶到催化發光器件處進行反應，光信號由光電檢測器檢測，輸送至數據處理系統，經運算處理，得到在檢測波長從400-700nm變化時，光信號隨溶液濃度的變化呈線性變化。
2.一種納米材料催化發光檢測器，其特征在于所述納米材料催化發光檢測器的構成是樣品溶液霧化器(3)固定在氣溶膠傳輸裝置(4)頂端、納米功能材料(12)制成的催化發光反應器件(9)放置在氣溶膠傳輸裝置(4)的水平管內，并和溫控器(7)連接、單色器(11)放在催化發光反應器件(9)外側和光電檢測器(5)的前面，光電檢測器(5)的輸出和數據處理系統(6)連接，廢氣出口(8)和廢液出口(10)分別設置在氣溶膠傳輸裝置(4)的下部左右兩邊。
3.根據權利要求2所述納米材料催化發光檢測器，其特征在于所述催化發光器件由三部分構成，中心為電阻絲加熱棒(14)，外圍燒結上陶瓷材料襯底(13)，然后將納米材料(12)涂附或燒結在襯底(13)表面上。
全文摘要
本發明公開了屬于化工材料檢測技術領域的一種納米材料催化發光檢測溶液中有機物分子的方法及檢測器。納米材料催化發光檢測器的樣品溶液霧化器固定在氣溶膠傳輸裝置頂端、納米功能材料制成的催化發光反應器件置于氣溶膠傳輸裝置水平管內并與溫控裝置相連，光電檢測器的輸出和數據處理系統連接。所述檢測溶液中有機物分子的方法是利用微量噴霧原理和納米材料催化有機分子產生發光的特性，對試樣溶液進行霧化、傳輸、催化發光，實現對溶液中包括無紫外吸收或弱紫外吸收在內的多種有機物分子的檢測。無試劑損耗、長壽命、高靈敏度、易操作、重復性好，可作為高效液相色譜的一種新型檢測手段。
文檔編號G01N21/62GK1554939SQ20031012176
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月23日 優先權日2003年12月23日
發明者張新榮, 呂弋, 劉國宏 申請人:清華大學