氧敏感膜聚合物基质材料对荧光猝灭性能的影响研究

以聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和乙基纤维素(EC)为基质材料,(五氟苯基)卟吩铂(PtTFPP)为荧光指示剂,探究了基质对荧光氧传感器的氧敏感膜荧光猝灭性能的影响.通过刮刀涂膜工艺制备样品,采用异或门(XOR)数字鉴相电路测量荧光相位.结果表明,PVC具有较低的氧渗透率,荧光寿命与氧分压遵循单位点Stern-Volmer方程;而EC和PS这两种氧渗透系数较高的聚合物的荧光寿命与氧分压关系符合双位点Stern-Volmer方程.在不同聚合物基质中,EC显示出最大的Stern-Volmer淬灭常数(KSV),PS次之,PVC最小,与聚合物的氧渗透系数大小顺序一致.研究了水蒸汽对荧光氧敏感性能的影响,结果表明,在含氧气氛中,随湿度增加,亲水性的EC的荧光寿命变长,而疏水性的PS和PVC的荧光寿命保持不变.考察了荧光氧敏感膜在不同氧分压循环切换条件下的动态响应特性,发现聚合物基质的氧渗透速率越大,响应时间和恢复时间越短.根据荧光猝灭程度的差异,建议在低氧浓度测量时采用EC为基质的氧敏感膜,在中高氧浓度时采用PS,而在高氧浓度条件下选择PVC.本研究不仅加深了对聚合物基质对荧光氧猝灭的影响机制的认识,也为荧光猝灭型氧传感器的应用提供了参考.