本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种基于荧光法检测氢气的复合传感膜。
背景技术：
氢气是最有前途和发展潜力的新能源。由于氢气是一种易燃易爆气体(尤其是在有一定氧气混合存在条件下)，因此其检测是安全使用新能源的关键。目前氢检测所用传感器从信号来源上定义有传统的电化学技术，光纤检测技术及荧光检测技术等。电化学传感器由于使用寿命短，需定期维护等缺点逐渐被光学传感器取代。光纤检测技术通过修饰光纤功能涂层，检测由于氢气的吸附或表面化学反应引起的光路系统中吸光度、反射或散射光强等变化来表征被测氢气含量，其缺点在于系统复杂、成本高，传感器受环境因素影响使得稳定性差。
本实用新型设计了一种基于荧光法检测氢气的复合传感膜及制备方法，通过制备含有过渡金屈或贵金屈纳米富氢薄膜，以及光催化复合薄膜设计，制备低成本、高性能、长寿命的氢气传感膜以解决上述问题。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于荧光法检测氢气的复合传感膜，采用荧光染料分子材料作为基质的复合光学薄膜，该复合光学薄膜可以通过不同波长的光辐照产生荧光；所发射出的荧光对氢气敏感，通过荧光淬灭机制，可以对氢气浓度进行表征和计算，从而使得该光敏感膜成为氢气的一种传感单元。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种基于荧光法检测氢气的复合传感膜，包括有透明支撑基层，所述透明支撑基层表面结合有荧光材料镀层，所述荧光材料镀层表面结合有散射光镀层，所述散射光镀层表面结合有黑色镀层。
本实用新型进一步设置为：所述散射光镀层与所述黑色镀层之间设置有反光层
本实用新型进一步设置为：反光层采用ag或au金屈镀层材料，所述反光层的厚度在0.0-100μm。
本实用新型进一步设置为：所述散射光镀层采用钛白粉、氧化锌粉、金屈钯、金属铂、金屈铪，金、银粉末、氧化钨粉末中至少两种材料的混合物。
本实用新型进一步设置为：所述荧光材镀层采用一种或多种bodipy系列染料分子，染料核心分子结构如式(1)所示：
如式(2)的产物1：
如式(3)的产物2：
如式(4)的产物3：
如式(5)的产物4：
本实用新型进一步设置为：采用370-500nm激发光源激发敏感传感膜，在不同基质材料中添加一种或多种如产物1、产物2、产物3和产物4中所标记的荧光染料分子，通过旋涂或喷涂制备复合传感膜，可获得发射波长520-780nm的稳定荧光信号。
本实用新型进一步设置为：所述散射光镀层采用pd-au二元合金颗粒、金屈pt颗粒、金屈铪颗粒的一种或多种混合形成富氢薄膜层，其中pd-au二元合金颗粒、金屈pt颗粒、金屈铪颗粒粒径在1nm-5um范围内。
本实用新型进一步设置为：所述散射光镀层采用具有光催化性能的纳米粉末材料tio2与金屈颗粒物混合，tio2颗粒浓度控制在0.01mg-100g/l。
本实用新型进一步设置为：所述黑色镀层选择黑色石墨或黑色碳粉或黑色金屈粉末。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为传感膜的结构示意图；
图2为传感膜的检测原理示意图；
图3为传感膜使用流程示意图。
图中：1、传感膜；11、透明支撑基材层；12、荧光材料镀层；13、散射光镀层；14、黑色镀层；15、反光层；2、参比光源；3、激发光源；4、光电二极管；5、处理模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，一种基于荧光法检测氢气的复合传感膜，包括有透明支撑基层，所述透明支撑基层表面结合有荧光材料镀层，所述荧光材料镀层表面结合有散射光镀层，所述散射光镀层表面结合有黑色镀层。在所述散射光镀层与所述黑色镀层之间设置有反光层
本方案中，反光层采用ag或au金屈镀层材料，所述反光层的厚度在0.0-100μm，通过调节光电二极管检测到的荧光信号不出现过饱和现象为宜；若信号量级稳定，反光层膜厚可以为0um，即无反光层镀层。
本方案中，所述散射光镀层采用钛白粉、氧化锌粉、金屈钯、金屈铂、金属铪，金、银粉末、氧化钨粉末中至少两种材料的混合物。
本方案中，所述散射光镀层采用pd-au二元合金颗粒、金屈pt颗粒、金屈铪颗粒的一种或多种混合形成富氢薄膜层，其中pd-au二元合金颗粒、金屈pt颗粒、金屈铪颗粒粒径在1nm-5um范围内。
本方案中，所述散射光镀层采用具有光催化性能的纳米粉末材料tio2与金屈颗粒物混合，tio2颗粒浓度控制在0.01mg-100g/l。
本实用新型进一步设置为：所述黑色镀层选择黑色石墨或黑色碳粉或黑色金屈粉末。
本方案中，所述荧光材镀层采用一种或多种bodipy系列染料分子，染料核心分子结构如式(1)所示：
如式(2)的产物1：
如式(3)的产物2：
如式(4)的产物3：
如式(5)的产物4：
本方案中，采用370-500nm激发光源激发敏感传感膜，在不同基质材料中添加一种或多种如产物1、产物2、产物3和产物4中所标记的荧光染料分子，通过旋涂或喷涂制备复合传感膜，可获得发射波长520-780nm的稳定荧光信号。
本实用新型还提供了一种使用上述复合传感膜的使用方法，包括有如下步骤：
s1，用紫外线或蓝光作为激发光源辐照外层传感膜，再用与产生的激发光波长相近(±20-30nm)的绿光、蓝光或红光led为参比光源，利用荧光淬灭原理，通过氢气分子与荧光分子的相互作用，获得激发光与参比光的光相位差；
s2，经光电二极管检测采集激发光与参比光，将光信号转换为电信号，将激发光与参比光通过处理模块对数据进行非线性算法拟合处理，获得最稳定，最敏感的氢气浓度变化。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都屈于本实用新型的保护范围。
1.一种基于荧光法检测氢气的复合传感膜，包括有透明支撑基层，其特征在于，所述透明支撑基层表面结合有荧光材料镀层，所述荧光材料镀层表面结合有散射光镀层，所述散射光镀层表面结合有黑色镀层。
2.根据权利要求1所述的一种基于荧光法检测氢气的复合传感膜，其特征在于，所述散射光镀层与所述黑色镀层之间设置有反光层。
3.根据权利要求1所述的一种基于荧光法检测氢气的复合传感膜，其特征在于，反光层采用ag或au金属镀层材料，所述反光层的厚度在0.0-100μm。
4.根据权利要求1所述的一种基于荧光法检测氢气的复合传感膜，其特征在于，所述黑色镀层选择黑色石墨或黑色碳粉或黑色金属粉末。
技术总结