【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及糧倉內(nèi)水稻早期火災預警，具體是涉及一種利用cofs材料制備水稻陰燃傳感器的方法及其在水稻陰燃預警中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、水稻是人類重要的糧食作物之一，水稻在儲存過程中的安全至關(guān)重要。而每年由于火災事故導致的糧食損失不在少數(shù)，這是由于水稻是可燃物，堆積的水稻接觸外部熱源或發(fā)生霉變時產(chǎn)生的熱量不易散失。當水稻堆積起來時，如果其內(nèi)部溫度不斷增長達到其著火點時，就會發(fā)生陰燃。陰燃發(fā)生時所需的能量和氧氣含量通常較低。即使沒有外部熱源，當水稻燃燒釋放的熱量可以維持自身熱解反應(yīng)并氧化固相物質(zhì)時，陰燃過程也能夠自我維持。因此水稻陰燃一旦開始就很難熄滅。一般而言，陰燃持續(xù)時間越長，撲滅難度越大。這種長時間的燃燒狀態(tài)，使得陰燃成為一種難以忽視的安全隱患。由于陰燃是緩慢燃燒且是無煙的形式，所以陰燃隱蔽性很高且很難被檢測到，具有很大的危險性。
2、共價有機框架(cofs)材料是由輕元素通過共價鍵在熱力學控制下可逆聚合而形成的一種結(jié)晶的多孔材。與傳統(tǒng)材料相比，cofs具有低密度、良好的化學穩(wěn)定性、高比表面積以及規(guī)則的孔隙結(jié)構(gòu)等特點。憑借這些優(yōu)勢cofs材料在各領(lǐng)域中都受到了科學家的廣泛重視。通常cofs是一種高效的吸附劑，可以用來捕獲氣體分子。其吸附過程可能涉及多種吸附機理，包括孔徑效應(yīng)、氫鍵、π-π鍵等，其吸附效率主要取決于cofs材料的孔徑大小、比表面積和官能基團等特性。
3、本專利技術(shù)主要研究了水稻燃燒熱解產(chǎn)物，并結(jié)合三維共價有機框架cof材料優(yōu)良的氣體吸附性能制備了針對糧倉水稻陰燃早期預警的傳感器，搭建了小
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提出一種利用cofs材料制備水稻陰燃傳感器的方法，制備的傳感器能夠用于水稻陰燃的早期預警。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為：
3、一種利用cofs材料制備水稻陰燃傳感器的方法，首先通過三聚氰胺、對苯二甲醛和二甲基亞砜反應(yīng)制備共價有機框架材料(cofs材料)，然后將其加入至海藻酸鈉水溶液中攪拌均勻得到混合體系，將裁剪好的濾紙依次浸泡于該混合體系以及氯化鈣溶液中，制備得到cofs涂層濾紙；最后將cofs涂層濾紙浸泡于含鹽酸和苯胺的混合溶液中，制備得到水稻陰燃傳感器(rss)。
4、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，制備方法中：
5、制備cofs材料時，所采用的三聚氰胺和對苯二甲醛之間的質(zhì)量比為0.63：1，所采用的反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時間為72h，反應(yīng)條件為氮氣。反應(yīng)完成后將所得產(chǎn)物依次用丙酮、四氫呋喃和二氯甲烷洗滌，最終真空干燥。
6、制備cofs涂層濾紙時，所采用的cofs材料和海藻酸鈉之間的質(zhì)量比為9：1，海藻酸鈉水溶液濃度為5wt％，在室溫下攪拌24h以獲得均勻的混合體系。濾紙依次浸泡于混合體系以及氯化鈣溶液中時間分別為12h、15～20min，每次浸泡后需烘箱40℃干燥。
7、制備水稻陰燃傳感器時，混合溶液由鹽酸(0.25ml，1.19g/ml)、苯胺(1ml)和乙醇(24ml，50％?v/v)組成，cofs涂層濾紙在混合溶液浸泡時間為1min。
8、本專利技術(shù)制備的水稻陰燃傳感器，能夠吸附水稻陰燃過程中產(chǎn)生的揮發(fā)分氣體--糠醛，通過糠醛與鹽酸苯胺的顯色反應(yīng)以達到對水稻陰燃的早期預警。首先構(gòu)建由水稻陰燃傳感器、裝載電加熱以及熱電偶測溫功能的反應(yīng)裝置、rgb值顯示裝置組成的水稻陰燃預警模型裝置；隨著反應(yīng)裝置內(nèi)水稻溫度的提升，陰燃傳感器能夠吸附水稻熱解形成的糠醛，發(fā)生顏色變化，通過rgb值顯示裝置識別并獲得顏色的rgb值，通過預設(shè)rgb閾值，實現(xiàn)水稻陰燃的預警。
9、為避免糧倉火災的發(fā)生，本專利技術(shù)分析了糧倉內(nèi)水稻熱解特性，并基于糠醛(水稻陰燃過程中的主要產(chǎn)物)與鹽酸苯胺的顏色反應(yīng)，以及三維共價有機框架(cofs)的優(yōu)異氣體吸附性能，提出了一種新型糧倉陰燃預警方法。搭建了小尺度的水稻儲存糧倉陰燃模型，所設(shè)計的水稻陰燃傳感器(rss)成功檢測到了小型糧倉中水稻的陰燃。rss對水稻陰燃具有良好的靈活性和超靈敏度。此外，還揭示了rss的預警機制。這項工作為糧食火災預警提供了一種新方法。
10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果還表現(xiàn)在：
11、1、本專利技術(shù)采用二甲基亞砜、對苯二甲醛、三聚氰胺作為合成cofs材料的主要原料，合成的cofs材料的有機分子是通過較強的共價鍵連接，具有較高的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性能，所具有豐富的晶態(tài)多孔結(jié)構(gòu)和納米級通道、空間以及較大的比表面積，為氣體分子的儲存提供了前提條件。同時，使用天然、可再生、可降解的濾紙為主體，引入該cofs材料，并利用其對氣體的強吸附性，成功制備了一種具有水稻陰燃預警功能的傳感器。
12、2、本專利技術(shù)通過檢測水稻陰燃時的主要氣體產(chǎn)物糠醛的濃度變化來達到水稻陰燃超預警效果，不僅可以進行超早期火災預警，還具有較高穩(wěn)定性并降低預警成本。
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1.一種利用COFs材料制備水稻陰燃傳感器的方法，其特征在于，首先通過三聚氰胺、對苯二甲醛和二甲基亞砜反應(yīng)制備共價有機框架材料(COFs材料)，然后將其加入至海藻酸鈉水溶液中攪拌均勻得到混合體系，將裁剪好的濾紙依次浸泡于該混合體系以及氯化鈣溶液中，制備得到COFs涂層濾紙；最后將COFs涂層濾紙浸泡于含鹽酸和苯胺的混合溶液中，制備得到水稻陰燃傳感器(RSS)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制備COFs材料時，所采用的三聚氰胺和對苯二甲醛之間的質(zhì)量比為0.63：1，所采用的反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時間為72h，反應(yīng)條件為氮氣。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制備COFs材料時，反應(yīng)完成后將所得產(chǎn)物依次用丙酮、四氫呋喃和二氯甲烷洗滌，最終真空干燥。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制備COFs涂層濾紙時，所采用的COFs材料和海藻酸鈉之間的質(zhì)量比為9：1，海藻酸鈉水溶液濃度為5wt％，在室溫下攪拌24h以獲得均勻的混合體系。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制備COFs涂層濾紙時，濾紙依次浸泡于混合
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制備水稻陰燃傳感器時，混合溶液由鹽酸(0.25mL，1.19g/mL)、苯胺(1mL)和乙醇(24mL，50％V/V)組成，COFs涂層濾紙在混合溶液浸泡時間為1min。
7.如權(quán)利要求1～6任一項所述方法制備的水稻陰燃傳感器，其特征在于，能夠吸附水稻陰燃過程中產(chǎn)生的揮發(fā)分氣體--糠醛，通過糠醛與鹽酸苯胺的顯色反應(yīng)以達到對水稻陰燃的早期預警。
8.如權(quán)利要求7所述水稻陰燃傳感器在水稻陰燃預警中的應(yīng)用，其特征在于，首先構(gòu)建由水稻陰燃傳感器、裝載電加熱以及熱電偶測溫功能的反應(yīng)裝置、RGB值顯示裝置組成的水稻陰燃預警模型裝置；隨著反應(yīng)裝置內(nèi)水稻溫度的提升，陰燃傳感器能夠吸附水稻熱解形成的糠醛，發(fā)生顏色變化，通過RGB值顯示裝置識別并獲得顏色的RGB值，通過預設(shè)RGB閾值，實現(xiàn)水稻陰燃的預警。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用cofs材料制備水稻陰燃傳感器的方法，其特征在于，首先通過三聚氰胺、對苯二甲醛和二甲基亞砜反應(yīng)制備共價有機框架材料(cofs材料)，然后將其加入至海藻酸鈉水溶液中攪拌均勻得到混合體系，將裁剪好的濾紙依次浸泡于該混合體系以及氯化鈣溶液中，制備得到cofs涂層濾紙；最后將cofs涂層濾紙浸泡于含鹽酸和苯胺的混合溶液中，制備得到水稻陰燃傳感器(rss)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制備cofs材料時，所采用的三聚氰胺和對苯二甲醛之間的質(zhì)量比為0.63：1，所采用的反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時間為72h，反應(yīng)條件為氮氣。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制備cofs材料時，反應(yīng)完成后將所得產(chǎn)物依次用丙酮、四氫呋喃和二氯甲烷洗滌，最終真空干燥。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制備cofs涂層濾紙時，所采用的cofs材料和海藻酸鈉之間的質(zhì)量比為9：1，海藻酸鈉水溶液濃度為5wt％，在室溫下攪拌24h以獲得均勻的混合體系。
5.如權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戰(zhàn)婧，王佳慧，欒云路，牧小衛(wèi)，
申請(專利權(quán))人：安徽建筑大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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