(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210640625.9 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 东南大学 地址 211102 江苏省南京市江宁区东 南大 学路2号 (72)发明人 沈艳飞　韩丹　张袁健　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 孙斌 (51)Int.Cl. G01N 21/78(2006.01) G01N 21/552(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于电子储存机制的比色传感器及其 制备方法和应用 (57)摘要 本发明公开了一种基于电子储存机制的比 色传感器及其制备方法和应用， 该制备包括功能 化氮化碳的制备： 氮化碳前驱体煅烧 得到体相氮 化碳， 然后分别与钾盐或者钠盐充分研磨， 将研 磨后的混合物在惰性气体中煅烧， 得到碱金属掺 杂的氮化碳； 产物离心洗， 真空干燥后得到功能 化的氮化碳； 比色氧气传感器的制备： 将得到的 功能化氮化碳， 分散在电子牺牲剂中， 除去悬浮 液中的氧气， 密封保存。 本发明制备的传感器是 具有可重复使用， 颜色转换高度可逆的多重颜色 变化的比色氧气传感器， 该传感器有效解决了 现 有技术中比色传感低可逆性， 颜色转换伴随分子 结构的不可逆变化， 单一的颜色调控等问题。 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 CN 115046992 A 2022.09.13 CN 115046992 A 1.一种基于电子储 存机制的比色传感器的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)功能化氮化碳的制备： 氮化碳前驱体煅烧得到体相氮化碳， 然后分别与钾盐或者钠 盐充分研磨， 将研磨后的混合物在惰性气体中煅烧， 得到碱金属掺杂的氮化碳； 产物离心 洗， 真空干燥后得到功能化的氮化 碳CN‑K或者CN‑Na； (2)比色传感器的构建： 将得到 的功能化氮化碳CN ‑K或者CN‑Na， 分散在电子牺牲剂和 水的混合液中， 除去悬浮液中的氧气， 密封保存。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述的氮化碳前躯体是一种 含碳元素和氮元素 的有机化合物； 所述的氮化碳前躯体优选为尿素、 双氰胺、 三聚氰胺、 单 氰胺或者硫脲 。 3.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述的钾盐为KSCN， KCl或者 KI； 所述的钠盐为 NaCl或者 NaI。 4.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述体相碳氮 的煅烧条件为 10‑12℃/min升温到500 ‑600℃， 保温3 ‑5h； 研磨后的混合物煅烧为以2 ‑2.5℃/min升温到 500‑600℃， 保温4 ‑6h。 5.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述的体相氮化碳与钾盐或 钠盐的质量比为1/ 6‑1/30。 6.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(2)所述的电子牺牲剂为三乙醇 胺(TEOA)， 甲醇， 异丙醇或者 4‑甲基苯甲醇(4 ‑MBA)。 7.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(2)所述的电子牺牲剂的体积与 混合液的总体积的比值为1/2 ‑1/50； 步骤(2)中功能化氮化碳分散在电子牺牲剂和水的混 合液中， 浓度为0.5 ‑2mg/mL。 8.一种权利要求1所述的制备 方法所制备的基于电子储 存机制的比色传感器。 9.一种权利要求8所述的基于电子储 存机制的比色传感器在检测氧气的应用。 10.根据权利要求9所述的应用， 其特征在于， 所述氮化碳基比色传感器的悬浮液除氧 后光照， 光照后悬浮液颜色变为蓝 色或棕色； 然后 将氧气注入到检测装置中， 悬浮液接触到 氧气后， 颜色由蓝色或者棕色变为原来的黄色， 采用钾盐的比色氧气传感器的光照时间为 3‑10min， 采用钠盐的氮化 碳基比色传感器光照时间为10 ‑20min。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115046992 A 2一种基于电子储 存机制的比色传感器及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于比色传感领域， 具体涉及一种基于电子储存机制的比色传感器及 其制 备方法和应用。 背景技术 [0002]近几十年以来， 比色传感器由于方便快捷的操作， 较高的灵敏度和选择性， 同时伴 随着肉眼可见的颜色变化， 在生物、 化学和环 境等领域 都有广泛的应用。 相比于P H试纸这种 比较原始的比色传感器， 更为复杂的催 化氧化体系， 3,3',5,5' ‑四甲基联苯胺(TMB)作为显 色底物已经被应用到酶联免疫吸附测试中(ELISA)， 但是， 这些颜色变化通常伴随着不可逆 的分子结构转变， 或者需要额外的化学物质才能恢复， 这给多重检测带来了困难。 金纳米颗 粒的分解和组装， 产生的局域表面等离子体共振现象(LSPR)作为一种独特的颜色可逆开关 对解决多重检测的问题提供新的思路。 但是， 贵金属材料的昂贵和其特殊的粒径要求， 阻碍 了材料的大规模和合成和利用。 [0003]最近几年， 在TiO2， WO3， ZnO等金属氧化物及功能化的氮化碳发现的电子储存现象 收到越来越多的关注， 这种现象类似于光合作用， 材料在光激发下以长寿命光还原态的形 式积累电子， 并且在视觉上表现为独特 的蓝色。 这种电子的亚稳态充放电不会带来永久的 分子结构的变化。 [0004]氧气几乎涉及到所有的生命体， 并且在食品包装， 环境污 染， 工业安全等领域也是 重要的检测标准。 目前的氧气传感机制主要包括电化学、 荧光淬灭效应、 固体聚合物电化 学、 磷光、 荧光及紫外 ‑可见光吸收等， 但是大多 数的氧气传感一般需要电， 并且选择性和循 环性欠佳， 这在欠 发达地区使用是极为不利的。 通过与现有的商业传感器相比， 具有 可以比 较的相当的灵敏度和检测范围， 并且具有优异的选择性， 这在商业传感器中是没有体现的。 发明内容 [0005]发明目的： 针对目前比色传感技术中存在的问题， 本发明提供一种基于电子储存 机制的比色传感器的制备方法， 该方法制备 的传感器是具有可重复使用， 颜色转换高度可 逆的多重颜色变化的比色氧气传感器， 该传感器有效解决了现有技术中比色传感低可逆 性， 颜色转换伴随分子结构的不可逆变化， 单一的颜色调控等问题。 [0006]本发明还提供了所述的基于电子储 存机制的比色传感器及其应用。 [0007]技术方案： 为了实现上述目的， 本发明所述一种基于电子储存机制的比色传感器 的制备方法， 包括以下步骤： [0008](1)功能化氮化碳的制备： 氮化碳前驱体煅烧得到体相氮化碳， 然后分别与钾盐或 者钠盐充分研磨， 将研磨后的混合物在惰性气 体中煅烧， 得到碱金属掺杂的氮 化碳； 产物离 心洗， 真空干燥后得到功能化的氮化 碳CN‑K或者CN‑Na； [0009](2)比色传感器的制备： 将得到的功 能化氮化碳CN ‑K或者CN‑Na， 分散在电子牺牲 剂和水的混合液中， 除去悬浮液中的氧气， 密封保存， 得到两种CN ‑K或者CN‑Na的比色传感说　明　书 1/7 页 3 CN 115046992 A 3