北京科技大学陈吉堃获国家专利权
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龙图腾网获悉北京科技大学申请的专利一种稀土镍基氧化物电子相变材料味觉传感器材料及应用获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115541674B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211079037.9,技术领域涉及:G01N27/30;该发明授权一种稀土镍基氧化物电子相变材料味觉传感器材料及应用是由陈吉堃;李海帆;李海岩设计研发完成,并于2022-09-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种稀土镍基氧化物电子相变材料味觉传感器材料及应用在说明书摘要公布了:一种基于稀土镍基氧化物电子相变的味觉传感器材料,属于生物传感器材料领域。利用稀土镍基强关联氧化物电子相变材料在含有待测味觉物质的电解质溶液中由于伏安循环而触发材料的可逆质子化电子相变产生的氧化还原峰电流和峰电位随待测味觉物质的变化,实现对待测味觉物质的种类以及浓度的测量与感知;所述电子相变材料可在电解质溶液环境下通过伏安循环从待测溶液中获得质子或从材料晶格中排出质子,触发其在不同电子相间的可逆转变从而对酸、甜、苦、咸、鲜五种味觉物质进行识别,还可通过表面负载导电性良好的聚合物膜提高对某些特定味觉物质的识别能力;所述稀土镍基强关联氧化物电子相变材料为探测敏感材料,主要为亚稳相稀土镍基氧化物ReNiO3。
本发明授权一种稀土镍基氧化物电子相变材料味觉传感器材料及应用在权利要求书中公布了:1.一种基于稀土镍基氧化物电子相变的味觉传感器材料,其特征在于,利用稀土镍基强关联氧化物电子相变材料作为敏感材料,在导电全氟磺酸聚合物的辅助下在其表面负载针对不同味觉物质具有选择通过性的不饱和脂肪酰胺,烷基卤化铵,烯酸,醇类物质,油酰胺,二甲基乙酰胺,芥酸酰胺,二羟乙基脂肪酸酰胺,甲基三辛基氯化铵,甲基三辛基溴化铵,甲基三辛基碘化铵,十八烯酸,十六烯酸,十四烯酸,十二烯酸,十一烯酸,丙醇,丁醇,戊醇,己醇,庚醇,辛醇,壬醇或癸醇,对酸、甜、苦、咸、鲜五种味觉环境中氢离子、羟基、喹啉基、钠离子、氨基五种官能团在溶液中产生的质子进行选择性通过,实现对环境中味觉特性的甄别;其电化学过程描述如下:通过在含有待测味觉物质的电解质溶液中由于伏安循环而触发材料的可逆质子化电子相变产生的氧化还原峰电流和峰电位随待测味觉物质的变化,实现对待测味觉物质的种类以及浓度的测量与感知;所述稀土镍基强关联氧化物电子相变材料本身在电解质溶液环境下通过伏安循环从待测溶液中获得质子或从材料晶格中排出质子,触发其在不同电子相间的可逆转变从而对味觉物质进行识别,还通过表面负载导电性良好的聚合物膜以及不饱和脂肪酰胺,烷基卤化铵,烯酸,醇类物质,油酰胺,二甲基乙酰胺,芥酸酰胺,二羟乙基脂肪酸酰胺,甲基三辛基氯化铵,甲基三辛基溴化铵,甲基三辛基碘化铵,十八烯酸,十六烯酸,十四烯酸,十二烯酸,十一烯酸,丙醇,丁醇,戊醇,己醇,庚醇,辛醇,壬醇或癸醇进一步提高对特定味觉物质的识别能力;所述待测溶液中的质子来源于不同的待测味觉物质在电解液中的自然水解,不同待测味觉物质的水解程度不同,在材料表面的吸附性也不同,为稀土镍基氧化物材料提供了不同的质子化环境;所述稀土镍基强关联氧化物电子相变材料为探测敏感材料; 所述的稀土镍基强关联氧化物电子相变材料处于热力学亚稳相状态且具有多场触发下的电子相变特性,其对不同的味觉物质具有不同的质子化动力学过程,对应于不同的伏安循环特性,即不同的氧化还原峰电流和峰电位,对不同的味觉物质的种类与浓度进行测量与感知;此外,由于稀土元素种类的丰富性,稀土镍基氧化物质子化引起的电子相变及其质子化的动力学过程通过替换稀土元素种类来进行调制,以适用于不同温度或者质子浓度的味觉传感应用环境;在室温及以下温度,选择A位La,Pr,Nd混掺的稀土镍基氧化物LaxNd1-xNiO3,其中,0≤x≤1,LaxPr1-xNiO3,其中,0≤x≤1,PrxNd1-xNiO3,其中,0≤x≤1,B位Co,Cu,Zn,Fe掺杂的稀土镍基氧化物NdFexNi1-xO3,其中,0≤x≤0.2,NdCoxNi1-xO3,其中,0≤x≤0.2,NdZnxNi1-xO3,其中,0≤x≤0.3,NdCuxNi1-xO3,其中,0≤x≤0.1,空穴掺杂稀土镍基氧化物LaSrxNi1-xO3,其中,0≤x≤0.5;对于在室温及以上温度,选择A位Sm,Nd,Eu,Gd,Dy,Ho混掺的稀土镍基氧化物AxA1-x’NiO3,其中,A=Sm,Nd;A’=Eu,Gd,Dy,Ho;0≤x≤1; 除直接使用上述稀土镍基强关联氧化物外,还通过在氧化物表面负载不饱和脂肪酰胺,烷基卤化铵,烯酸,醇类物质,油酰胺,二甲基乙酰胺,芥酸酰胺,二羟乙基脂肪酸酰胺,甲基三辛基氯化铵,甲基三辛基溴化铵,甲基三辛基碘化铵,十八烯酸,十六烯酸,十四烯酸,十二烯酸,十一烯酸,丙醇,丁醇,戊醇,己醇,庚醇,辛醇,壬醇或癸醇进一步提高对不同味觉物质的区分度,根据实际需要将上述不饱和脂肪酰胺,烷基卤化铵,烯酸,醇类物质,油酰胺,二甲基乙酰胺,芥酸酰胺,二羟乙基脂肪酸酰胺,甲基三辛基氯化铵,甲基三辛基溴化铵,甲基三辛基碘化铵,十八烯酸,十六烯酸,十四烯酸,十二烯酸,十一烯酸,丙醇,丁醇,戊醇,己醇,庚醇,辛醇,壬醇或癸醇和全氟磺酸型导电聚合物溶液充分混合后,滴加在稀土镍基氧化物材料表面,自然风干24小时即形成不饱和脂肪酰胺,烷基卤化铵,烯酸,醇类物质,油酰胺,二甲基乙酰胺,芥酸酰胺,二羟乙基脂肪酸酰胺,甲基三辛基氯化铵,甲基三辛基溴化铵,甲基三辛基碘化铵,十八烯酸,十六烯酸,十四烯酸,十二烯酸,十一烯酸,丙醇,丁醇,戊醇,己醇,庚醇,辛醇,壬醇或癸醇膜。
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