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传感器在当今许多应用中发挥着重要作用，从生物医学到安全设备，它们可以检测和警告我们环境的变化。纳米纤维具有多孔性、柔韧性、比表面积大等特点，是超灵敏、快速响应、用户友好的传感器设计的理想材料。事实上，随着与分析物接触面积的增大，比表面积越大，传感器的灵敏度和响应时间越长。由于膜的灵活性，纳米纤维传感器不仅可用于高端分析物检测，而且还可用于个人和日常使用。许多不同的纳米纤维传感器已经被设计出来了；尽管，最直接和最容易解释的传感器响应是颜色的视觉变化，这在警告信号的情况下尤为重要。近年来，许多研究人员致力于所谓比色纳米纤维的设计，通常涉及将比色功能纳入纳米纤维基质。本文概述了多种不同的比色纳米布罗斯传感器设计策略。通过大量的实例和应用，说明了比色纳米纤维在先进光学传感器设计中的应用价值，为今后在该领域的研究提供了方向。

光学纳米纤维传感器主要集中在傅立叶变换红外（FTIR）、荧光以及目前的色度输出信号上。例如，Hahn等人基于载金属氧化物半导体（FeO3、Ab-SnO2和ZnO）的聚丙烯腈纳米纤维制备了一种用于检测二氧化碳的传感器，该传感器通过FTIR光谱分析可见并定量，基于荧光的光学纳米纤维传感器涉及/恢复检测系统的荧光，因为与分析物的相互作用。7.13、14.18、19.22.24.374157.61.65这一现象通常由Stern Volmerplots测量，并用荧光显微镜观察。在这项技术的基础上，通过将荧光化合物掺杂到静电纺丝溶液（22，41，6686）中，化学改性纳米纤维（24），设计了许多用于缺乏电子的化合物（如炸药和重金属离子）的光学纳米纤维传感器。7。41 7-9或“装饰纤维表面”%/通常，这些荧光强度的变化可以用肉眼或借助相对简单的设备（如发光二极管（LED）光源、充电装置（CCD）摄像机或小型廉价分光计）观察到。因此，尽管基于FTIR和荧光的光学传感器提供了一个视觉翻译系统，但这些技术需要额外的设备，例如光谱仪（FTIR）、光源预激（荧光）。相比之下，最近开发的测色纳米纤维传感器在与碱液相互作用时提供了肉眼可解释的视觉颜色变化，而无需任何其他技术要求。三。除了肉眼定性分析外，最适合Warmngslomang的定量分析也可以通过简单的分光光度测量进行。尽管这些传感器还处于初级阶段，但人们越来越感兴趣，相信它们不仅在高强度应用中显示出巨大的潜力，而且在个人护理和日常使用中尤其如此，由于其用户友好、灵活和便携的特点，视觉警告信号在任何快速的地方都至关重要。因此，本文将对该领域的发展进行总结，以鼓励进一步的探索和研究。

从人性化开始，颜色就被使用了。例如，红色和绿色很容易理解，它们代表了传感器等监控系统的理想输出信号。许多类型的测角传感器已经开发出来，有更先进和更智能的传感器，例如Suslick等人。报告系统，提供一个传感器，不仅是沙漠。能够在这些高端彩色纳米纤维中区分二者的化合物如今受到人们的关注。色度纳米纤维可以定义为纳米纤维，它具有特殊的功能，能够改变颜色，通过改变易挥发的有机化合物可见。金属的简单易懂和易于解释的功能使比色纳米纤维成为最新出现的具有巨大潜力的先进光学传感材料。尤其是需要快速报警信号的应用。对于后者，超灵敏度和快速响应的纳米纤维作为基体材料，在我们的工作中，对于传统的瓷砖来说，织物密度的降低，导致更高的灵敏度和更低的响应时间，即从小时分钟减少，因此毫不奇怪直径低于500纳米的纳米纤维一个非常多孔的开放式结构，可以将响应时间减少到几秒钟，提高传感器的灵敏度。其他文献研究表明，纤维对微张量的敏感性主要归功于大的表面积比，这为分析物相互作用和/或信号转导提供了更多的位置。这种小规模、敏感性和响应也会受到一些因素的影响，如所用聚合物的固有特性、聚合物间的相互作用。Ymer和添加的功能和扩散过程，将显示在这一特征条款中，负责与被分析物的相互作用，从而识别被分析物，也会引起整个材料的可见颜色变化。其中包括与铁的配合物、被染料和共轭聚合物等共轭双键的线性或循环系统所表征的cand分子的前功能，522、108、0每一刺激物，如分析物，都会引起这些功能颜色自吸收能量起发生显著变化，从而导致能量的相应变化。海绵状的沃伦茨，将被改变。颜色变化根据引起变化的起重器，例如光致变色（光）、电致变色（氧化/还原）、热致变色（热）、溶剂变色（溶剂极性）、离子变色（离子）和卤变色（ph）。为了将变色功能引入纳米纤维材料，通常采用三种不同的技术：掺杂纳米纤维功能化聚合物，或改变纳米纤维表面，如以下章节所述（图1）。比色纳米纤维传感器设计的主要目标是提供快速、直观的视觉报警信号。此外，使用色度计还可以进一步加强颜色的定量和检测，以便进行更详细的信息分析。三。基于掺杂纳米纤维的比色传感器——将功能融入纳米纤维以产生被称为掺杂的比色纳米纤维传感器的最著名方法。许多研究人员已经使用并仍在研究这种技术。掺杂是一种快速而简单的过程，涉及到在静电纺丝前将传感功能添加到聚合物溶液中。通常，染料或金属基纳米颗粒被添加到掺杂比色纳米纤维中。这项技术的主要缺点是它的功能仅在物理上局限于纳米纤维聚合物网络中。这意味着功能可以从纳米膜结构中过滤或迁移。这不仅影响传感器的长期灵敏度和稳定性，而且对环境的潜在污染，如浸出物的毒性，都有重大影响。许多比色纳米纤维传感器是通过掺杂技术设计的，主要用于环境应用，如ph和重金属，以及生物医疗应用，如表13所示的葡萄糖和多巴胺。1。基于染料掺杂的染料掺杂纳米纤维比色传感器是在Costa等人首次应用静电纺丝之前，通过在聚合物溶液中添加刺激敏感染料而产生的。指示剂是众所周知的刺激敏感染料，能够通过氢键、库仑、范德华和/或疏水性来感知分析物。相互作用。此外，许多研究一直集中在传感器应用中，并且仍在开发新的和改进的Ye分子。例如，莫尔回顾了利用（可逆）共价键检测中性和离子分析物（如氰化物、甲醛、氨基酸、肽和蛋白质）的进展。这种关于刺激敏感染料的广泛知识可以很容易地与纳米纤维的优势特性结合在一起，通过染料掺杂可以产生新颖的、改进的比色传感器。首次表明，只要染料在溶剂体系中有良好的溶解性，在聚合物溶液中加入染料（粉末状）对静电纺丝过程和最终的纳米纤维形态均无显著影响。12结果表明，这种增溶性是对稳定性的重要要求。

在使用难溶性颜料和染料对电纺性和纳米纤维形态有很大改变的过程中，我们在工作中也做了类似的观察。因此，Odye掺杂技术是一种相对简单且用途广泛的比色纳米纤维传感器生产技术，是比色纳米纤维研究的一个重要组成部分，主要致力于开发卤代色传感器，因为在许多应用领域，如防护装备和服装、食品和生物医学中，pH起着重要作用。47.131107.132此外，许多卤代变色染料广泛使用。我们探索了几种商业化的pH指示剂染料f、、Semeloping of vo纤维膜，显示出卤代变色行为的6.6纳米纤维，这导致了WOF（表1，顶部）。10.据观察，在纳米纤维基质中掺入Thedye可能会影响染料在溶液中的行为，取决于聚合物染料的强度和模式，染料的变色的pH范围随着掺入纳米纤维而改变和或扩大；甚至T。颜色本身会受到影响。为了进一步更为详细地调查这些现象，在聚酰胺6、聚（e-己内酯）和聚（e-己内酯）/壳聚糖三种不同的聚合物基体中引入了硝嗪黄，这表明染料在纳米纤维基体中的掺入对染料的微环境变化有着重要的影响。染料的润滑反应行为。可区分三种不同的水平：i）吸收光谱的变化，即颜色；i）动态pH范围的变化，如pk的增宽或移动，：和i i i）呼吸时间的差异。例如，将聚酰胺6和聚酰胺6.6纳米纤维与硝嗪黄掺杂，会导致波长最大值的移动，并伴随着动态pH范围的移动和扩大。如果将硝嗪黄掺杂到聚丙交酯基体中，染料的晕染行为甚至被完全抑制。由于纳米纤维的亲水性增加，向该聚合体系中添加壳聚糖可恢复卤代变色行为，并有效地将响应时间从3小时缩短至5分钟，从而增加了可接近性。这些结果清楚地表明，纳米纤维基质的选择是至关重要的，因为聚合物和染料之间的相互作用可能对比色传感器的灵敏度和响应性有重大影响。利用分子模型进一步支持染料-聚合物相互作用，了解实验传感观测结果，结合分子动力学模拟和时变密度泛函理论，提出了一种预测水环境中偶氮染料行为的理论方法。因此有可能在分子水平上理解晕染起源的结构差异。此外，我们的研究表明，一个计算研究可以提供关键的形成对发色团的取代基的影响奥尼盐变色行为。这样就可以预测假设染料具有与现有染料相同的发色团，不同环境下的行为，如载聚合物纳米纤维基质。用分子模型解释了硝嗪黄在水溶液和上述三种纳米纤维聚合物基质中的变色行为。.从头计算中性和脱质色染料分子，确定偶氮基（n=n）的变化引起三种聚合物基质（即聚-ide、聚（e-己内酯）、壳聚糖）的thmmodel体系的颜色变化，并对硝嗪yelow与聚合物基质的相互作用进行了评价。模拟结果表明，由于聚（e-己内酯）的酯基与发色团的长程相互作用（图2，左图），硝嗪黄的基团与水分子分子是相互屏蔽的。这就解释了抑制的变色行为。相比之下，Tosan表现出非常不同的行为，并且没有发生屏蔽（图2硝嗪黄壳聚糖和原钾环境中硫酸盐基之间的氢键和静电相互作用。此外，通过理论模型估算了相互作用的吉布斯自由能，其值为35.6 kJ-Mo。PCL和壳聚糖的L-I。这些数值解释了壳聚糖的优先相互作用，从而使壳聚糖在聚（e-己内酯）中的卤代变色行为得到恢复。这些发现清楚地表明了分子模型支持实验结果的能力，从而更好地理解传感机理，并记录了掺Ye纳米纤维的行为。最终，这为特定用途的定制染料的设计铺平了道路。最近几位研究人员报道了基于特制染料的比色纳米纤维，以改善传感功能。

根据预期的应用。例如，Bae等人还合成了一种吡喃基卤代变色染料，以产生比色性聚丙烯腈纳米纤维，通过从酸性条件改为碱性条件，颜色由黄色改为红色。21通常，指示染料在特定范围内改变其颜色，这意味着应使用不同的比色传感器检测特定的pH值。可将变化掺入聚合物溶液Altogetherchandra等人应用该技术制作了一种高效通用的酸碱度传感器，以统一的颜色指示每一种酸碱度：11为此，在聚酰胺6纳米纤维中掺杂了5种指示染料（酚红、甲基红溴百里香酚蓝、酚酞和溴甲酚绿），这是pl传感器特有的原理，在生物医药和安全领域有着广泛的应用。随着环境监测越来越重要，用于检测（有毒）重金属的比色传感器也成为近年来研究的热点。Singhet al。综述了不同的染料种类及其检测金属离子的机理，例如，罗丹明是一类广泛用于传感应用的染料。探头为闭式螺旋CTAM形式的无色探头。然而，当与可供分析物相互作用时，环通过可逆配位或不可逆化学反应打开，从而产生可检测的粉红色。王等。采用罗丹明掺杂聚（醚-硫酸铵）纳米纤维在水介质中可逆检测铜T。在碱性钾土和其他过渡金属离子存在下对该传感器进行了测试，但证明该传感器对铜有选择性。选择性是传感器设计中的另一个重要问题，为了减少假阳性，Shankaran等人设计了一种基于Cur-Cumin掺杂的醋酸纤维素纳米纤维的选择性Pb*比色传感器。1s比色纳米纤维呈黄色，但在检测到铅时变为棕色，即使存在其他金属离子（图3）Myim等人也用姜黄素生产铁比色传感器，但使用天然聚合物玉米醇溶蛋白作为聚合钠。LT6）在饮用水、自来水、池塘水等不同的水样中对产生的传感器进行了测试，在检测到水样上方的铁后，显示出清晰的规定的最大可接受浓度的颜色变化。另外，该传感器对肉眼可检测到的最低浓度的铁离子有90分钟的响应时间，比罗丹明衍生物水凝胶检测系统（响应时间20分钟，检测限0.1毫克L）慢得多，具有环境友好的优点。然而，为了与其他基于其他支持材料的传感器竞争，必须进一步优化灵敏度。Dubas等人也制造了“ni”传感器。7和Sereshal。将丁二酮肟分别掺杂在聚（乙丙烯醛）和聚己内酯/聚乙烯醇纳米纤维中，产生的红色是由于两个丁二酮肟分子和镍之间的络合物形成的。除了重金属之外，在水介质或气态形式中也可以检测到其他有毒化合物作为微量元素存在。通过比色纳米纤维传感器进行监测。Shan等人设计的比色纳米纤维带。为了检测铀酰，这是核工业中使用的可溶解的有毒和放射性化合物铀19]传感器是在用2（5-溴-2-吡啶偶氮）-5-二乙氨基）苯酚（Br-PADAP）对掺杂Br-PADAP的纳米纤维膜进行电纺之前，用2（5-溴-2-吡啶偶氮）-5-二乙氨基）苯酚（Br-PADAP）制备的（图4），当铀酰存在时，Br-PADAP显示能够与铀酰形成复合物，在550纳米处产生额外的峰值光谱，从而形成紫色。在不正常的情况下，传感器显示出一个需要注意的检测极限。然而，80分钟的反应时间完全改变了它们的颜色。这一较低的反应时间可能是由于扩散过程所必需的。由于作者发现THABR-PADAP位于纳米纤维内，因此分析物，即在与BR-PADAP复合之前，可通过纳米纤维扩散。由于醋酸纤维素聚合物的静电作用，形成的复合物扩散回表面，如X射线光电板光谱所示。最终导致视觉颜色变化

医药化合物在水源地的出现已被公认为当前主要的环境问题之一，因此，它们对环境的影响已在世界范围内被研究1。这些化合物涵盖了广泛的常用药物，用于各种医学相关的条件和治疗，包括抗生素、抗炎药、beta;-受体阻滞剂到止痛药（止痛药），如双氯芬酸。水环境和食品中的高水平药物可导致人、动物的耐受性，以及近年来，在地表水、地下水和污水等不同的水环境中，已检测到80多种药物化合物，其作用效率有所降低或降低。双氯芬酸是其中一种在非甾体抗炎药治疗中起重要作用的化合物，常用于治疗炎症和镇痛条件。疾病包括关节炎、类风湿性关节炎、皮肌炎、骨关节炎、多肌炎、牙痛、强直性脊柱炎和痛风发作等肌肉骨骼疾病，3。除了这些疾病方面，它已广泛应用于治疗由胆结石、肾结石、月经期、子宫内膜异位症和尖锐湿疣引起的疼痛4，5。此外，轻度到中度的术后或创伤后疼痛也可以用双氯芬酸治疗，特别是当炎症也出现时6。水环境中作为污染物的药物含量从ng ml-i到ugml-7不等。8。因此，它们的定量和检测对于制定有效的去除策略和防止其可能产生的有害影响具有重要意义。包括双氯芬酸在内的传统药物分析方法是结合质谱（MS）的色谱法，如气相色谱法（GC-MS）和高效液相色谱法（HPLC-MS）（9，10）。液相色谱（LC）提供了一种无需额外衍生程序11即可定量低浓度的敏感方法。然而，由于LC-MS对地面或缝合样本的复杂含

资料编号：[3740]