Traducción CO2

Sensor óptico basado en nanopartículas para elevar la frecuencia de dióxido de carbono

Wedemonstrate un sensor óptico novedoso para dióxido de carbono en concentraciones entre 0 y 3%. La detección esquema se basa en el interrogatorio de un óptico de 12? m de poliestireno (PS) película que contiene upconverting nanopartículas (UCNPs; 40-100nmin tamaño) del tipo NaYF4: Yb, ER, y el absorptionpHprobe de onda larga azul de bromotimol (BTB) en su forma aniónica (azul). PS es elegida como una matriz, ya que muestra la permeación

selectividad para CO2 y rechaza protones. El color de BTB en la matriz de PS depende de la presión parcial de gas CO2. Los UCNPs se fotoexcitado con un diodo láser de 980 nm para dar un verde (542 nm) y una roja (657 nm) de emisiones cuya intensidad está proyectado fuera (dependiendo de si BTB está presente en su azul

o en forma de amarillo) debido a un efecto de filtro interno. Las intensidades de luminiscencia de los UCNPs en 542nm y Aumento 657nm con el aumento de la concentración de CO2. La sonda de pH BTB (un sulfonato) se utiliza en la forma

de un par iónico con el catión lipófilo de tetrabutilamonio (TBA). La fuerte base de tetraoctilamonio hidróxido se añade al sistema y actúa como una base para convertir BTB en su forma fenóxido (azul), pero también crea un sistema tampón. Este es el primer sensor óptico para CO2 que se basa en el uso de UCNPs. Su tiempo de respuesta es ~ 10 s en pasar de gas argón puro a 1% de CO2 en atmósfera de argón, el tiempo de recuperación de la detección película es ~ 180 s, y el límite de detección es de 0,11% de CO2.©

1. Introduction

El dióxido de carbono es un parámetro clave en muchos biológica y bioquímica

procesos, producidos, por ejemplo, en la mayoría metabólica vías, y consumidos por la fotosíntesis. También es una de las gases de hecho supone para causar el efecto invernadero. Técnicas [1] para la detección de CO2 se aplican ampliamente en áreas tales como la química industria [2], el análisis clínico [3], y la marina y del medio ambiente monitoreo [4]. Sensores ópticos convencionales para CO2 se basan

en la medición de la absorción IR se extiende desde 4200 a 4400nm [5]. Sin embargo, IR absorciometría está sujeto a fuerte la interferencia por el vapor de agua y caro. Apenas trabaja para disuelto CO2. Electrodo de vidrio Severinghaus [6] para el CO2 se basa en la detección de cambios en el pH del tampón de bicarbonato alrededores

solución provocada por permeación y posterior hidratación de CO2 a través de una fina capa de silicona sobre el electrodo. Este tipo de sensor es sensible y ampliamente utilizado. Recientemente, los sensores de CO2 ópticose han desarrollado que se basan en el colorimétrica o fluorométrico cambios en los indicadores de pH [7]. Tales sensores ópticos para CO2 se basan en la reacción entre el CO2 y los iones hidroxilo de un tampón alcalino contenido en un polímero hidrófobo según

CO2 + H2O _ H+ + HCO3−

H+ + OH− _ H2O

Esto resulta en un cambio de pH del tampón debido al consumo de

los protones formados en la primera reacción de los iones hidroxi del

base añadida. Esto, a su vez, provoca un cambio en las propiedades ópticas

de un indicador de pH añadido a la memoria intermedia. El polímero hidrófobo no

sólo actúa como una matriz para inmovilizar el tampón y el colorante pero

también como una barrera para los protones, y esto hace que el sensor insensible

a pH. Tales sensores [8] pueden basarse en el cambio del color de

un colorante indicador de pH [9], o la luminiscencia de una sonda de pH (tal

como trisulfonato 1-hidroxipireno [10]), o en el solapamiento de la

absorción (pH-dependiente) de un indicador de pH con un luminiscente

colorante de referencia [11]. Los sensores ópticos de CO2 emplean una variedad de

técnicas que incluyen la detección de la intensidad de fluorescencia [12], la fluorescencia la transferencia de energía de resonancia [13,14], la detección de por vida [15], y referencias de doble luminóforo (DLR) [16].

El uso de sensores ópticos para el análisis cuantitativo de CO2 ofrece ciertas ventajas sobre otros sistemas de detección e incluye aislamiento eléctrico, la reducción de la interferencia de ruido, la posibilidad de miniaturización y la teledetección. Además, los materiales pueden ser desechable. Sin embargo, los tiempos de respuesta y recuperación de algunos sensores es lento (comparado con espectrometría IR), y el número de indicadores que cambian de intensidad en presencia de CO2 es limitada.

Nanopartículas conversión ascendente (UCNPs) exhiben propiedades únicas,

incluyendo la capacidad de emitir a longitudes de onda visibles de fotoluminiscencia

y en el infrarrojo cercano, cuando emocionado con el infrarrojo cercano (NIR)

radiación [17,18]. Láseres NIR 980 nm compactos y de bajo costo puede

servir como fuente de luz de excitación [19]. El proceso de conversión ascendente

[20] se debe a una procesos ópticos no lineales caracterizados por la sucesiva

absorción de dos o más fotones de bombeo a través de intermedio

estados de energía de larga duración, seguido por la emisión de la salida

radiación a una longitud de onda más corta que la longitud de onda de la bomba. la

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