CN117186869A - 新型气体示踪剂、荧光气溶胶、混合气体以及气溶胶收集检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供新型气体示踪剂、荧光气溶胶、混合气体以及气溶胶收集检测装置。本申请的新型气体示踪剂，包括荧光物质，还包括负载材料，其中，所述荧光物质通过物理吸附或化学键连接于所述负载材料上，所述负载材料用于防止所述荧光物质的荧光淬灭，通过该新型气体示踪剂制备获得的荧光气溶胶，粒径均匀、荧光强度高，能够在气体中长期悬浮，和气体混合后作为检测气体泄漏的示踪剂，方便快速监测气库的封闭性。

Description

新型气体示踪剂、荧光气溶胶、混合气体以及气溶胶收集检测 装置

技术领域

本申请属于示踪检测领域，具体涉及新型气体示踪剂、荧光气溶胶、混合气体以及气溶胶收集检测装置。

背景技术

目前，进口天然气或开采的天然气有部分需要储存起来备用，需要各种储气库。世界上典型的天然气地下储气库类型有4种：枯竭油气藏储气库、含水层储气库、盐穴储气库、废弃矿坑储气库，我国储气库运作以年为周期，采用“冬春采气，夏秋注气”的储气库运作流程。

天然气泄漏是储气库面临的一大安全问题，尤其是在人口居住的地区，天然气一旦泄漏或爆炸，会造成严重的经济损失和人员伤害，因此，检测天然气储气库是否泄漏是一个至关重要且必要的工作。

目前检测天然气泄漏的方法主要有三种，方法1、闻臭味：燃气在输送到最终用户之前，为有助于泄漏检测，会添加臭味剂给燃气增加气味，所以可以通过闻其臭味判断是否泄漏。方法2、涂抹肥皂水：在管子接口处，或发出“呲呲“声音的地方涂抹洗洁精水或肥皂水，如果有气体泄漏，会有气泡冒出。方法3、看燃气表：在未使用燃气的情况下，如果燃气表的指针却在移动，可判断燃气有泄漏，家里安装有报警器的话，一旦有燃气泄漏，报警器会报警器。然而该三种方法仅适用于短期内的小型储气罐气体泄漏检测，对于经常长期气体泄漏检测的大型储气库并不适用。

现有技术中还存在将荧光物质雾化为气溶胶对目标气体进行示踪的技术，如US6392227B1公开了将荧光标记物溶解于溶剂中，当基于溶剂的荧光标记物液体暴露于汽化热时，溶剂倾向于闪蒸，留下荧光物质，当基于水的荧光标记物液体暴露于汽化热时，水倾向于蒸发，留下荧光物质，使得在合适波长的辐射下检查时能够清楚地辨别导致泄漏的异常或缺陷。US10571356B2公开了将荧光材料与溶剂混合雾化为气溶胶后，通过在泄漏点处累积，并利用光源照射产生荧光以检测各种建筑物空气泄漏点的方案。该直接采用荧光材料作为气溶胶用于检测气体泄漏的方法，气溶胶在气体中悬浮一段时间后，将会沉降至液体中或沙土上，被液体或沙土吸收，导致荧光淬灭，无法发挥气体示踪的作用。尽管在泄漏检测方法方面取得了进展，但是仍然需要新的气体示踪产品和系统来推进储气库长期检测气体泄漏的技术发展。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种新型气体示踪剂，包括荧光物质，还包括负载材料，所述荧光物质结合于所述负载材料上，所述负载材料用于防止所述荧光物质发生荧光淬灭。

进一步地，所述负载材料为微粒。

进一步地，所述微粒包括无机微粒、有机微粒中的至少一种。

进一步地，所述有机微粒包含聚苯乙烯、三聚氰胺甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚苯胺中的至少一种；和/或，

所述无机微粒包含二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、磁性四氧化三铁中的至少一种。

进一步地，所述负载材料包括聚合物负载剂和/或无机物负载剂。

进一步地，所述新型气体示踪剂还包括溶剂。

进一步地，所述荧光物质包括碳点、量子点、有机荧光染料、稀土荧光材料中的至少一种。

本申请还提供一种荧光气溶胶，由上述的新型气体示踪剂经气溶胶发生器形成。

本申请还提供一种混合气体，所述混合气体包括待示踪气体以及如上所述的荧光气溶胶。

本申请还提供一种气溶胶收集检测装置，用于对上述荧光气溶胶进行富集与检测，所述气溶胶收集检测装置至少包括：

本体，用于储存所述荧光气溶胶；

气溶胶采样器，所述气溶胶采样器包括至少一风机和至少一层过滤件，所述风机用于将所述荧光气溶胶引导至所述过滤件，

荧光激发器，用于对所述过滤件发射荧光。

有益效果：通过本申请的新型气体示踪剂包括荧光物质，还包括负载材料，所述荧光物质结合于所述负载材料上，所述负载材料用于防止所述荧光物质发生荧光淬灭。由该新型气体示踪剂制备获得的荧光气溶胶，能够在气体中悬浮，和气体混合后作为气体检漏的示踪剂，方便快速监测储气库的封闭性，通过定期或不定期在储气库附近采集一定量的气体，如若可以检测到荧光，说明储气库泄露，该方法简单，现场通过气溶胶收集检测装置中的过滤件将气溶胶采集并富集，用便携式荧光检测仪可实现现场快速检测。

附图说明

图1为本申请一种气溶胶发生器的结构示意图；

图2为本申请一种气溶胶收集检测装置的结构示意图；

图3为本申请实施例1的气溶胶的荧光发射光谱图；

图4为本申请实施例2的激光手电照射气溶胶舱室时观察到的荧光光路图；

图5为本申请实施例2的气溶胶的荧光发射光谱图；

图6为本申请实施例2的气溶胶的透射电子显微镜形貌图；

图7为本申请实施例3的气溶胶的荧光发射光谱图；

图8为本申请实施例4的气溶胶的荧光发射光谱图；

图9为本申请实施例4的气溶胶的扫描电子显微镜形貌图；

图10为本申请实施例5的气溶胶的荧光发射光谱图；

图11为本申请实施例5的气溶胶的扫描电子显微镜形貌图；

图12为本申请实施例6的气溶胶的荧光发射光谱图；

图13为本申请实施例7的绿光固体粉末示踪剂示意图；

图14为本申请实施例7的气溶胶的荧光发射光谱图；

图15为本申请实施例8经过气溶胶发生器发生得到的气溶胶在气体中的含量变化图；

图16为本申请实施例8待气溶胶沉降后再重新鼓风悬浮后的气溶胶在激光手电照射下观察到的荧光光路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行详细地描述。应注意的是，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。

如背景技术所述，现有技术中难以对储气库进行长期持续有效的气体泄漏检测，这些制约了气体示踪检测技术的发展。

基于此，本申请提供一种新型气体示踪剂，包括荧光物质，还包括负载材料，其中，所述荧光物质结合于所述负载材料上，所述负载材料用于防止所述荧光物质发生聚集诱导淬灭效应。所述荧光物质通过物理吸附、氢键作用和/或化学键连接结合于负载材料上，使得由气体示踪剂制备的气溶胶沉降后，所述负载物质将保护荧光物质不淬灭，例如负载材料的保护将防止荧光物质发生聚集诱导淬灭效应，使荧光物质在没有溶剂存在情况下仍能发射荧光；即负载物质将保护荧光物质不被储气库底部的液体或固态吸附而丧失荧光性能，在外部气体条件变化的情况下气溶胶将继续飞扬至气体中发挥检漏作用，由荧光物质与负载材料结合形成的气溶胶即使发生沉降，在一定条件下，例如气流波动、压力变化时，沉降的气溶胶又将重新分散悬浮于气体中，利于长期持续发挥检测气体泄漏作用。

在本申请一具体实施方式中，通过将负载有荧光物质的负载材料进行表面改性，使负载材料亲水或疏水，使得当气溶胶沉降至水相或者油相界面，也不会被吸附，而是漂浮于界面表面，在一定条件激发下，例如气流波动、压力变化时，气溶胶将重新分散悬浮于气体中，长期持续发挥气体检漏作用。

在本申请一具体实施方式中，物理吸附作用例如为静电吸附、磁性吸附中的至少一种，物理连接方式可以是荧光物质与负载材料结合在一起形成气体示踪剂，例如介孔树枝状二氧化硅与碳点可通过静电吸附以结合形成气体示踪剂。

在本申请一具体实施方式中，化学键例如为共价键、配位键中的至少一种，化学键作用可以使荧光物质与负载材料连接稳定性好，例如氨基硅烷化二氧化硅微粒与羧基碳点通过共价键连接，形成稳定性好的气体示踪剂。

在本申请一具体实施方式中，氢键的通式例如为X－H…Y，式中X和Y代表F、O、N等电负性大而原子半径较小的非金属原子，氢键连接方式成本低廉、工艺简单，例如聚乙烯醇与碳点可以通过氢键作用连接形成气体示踪剂。

在本申请一具体实施方式中，气体示踪剂呈液体或粉末状态，便于储存、运输，安全性高，在气体储存库采用气体示踪剂进行现场制备气溶胶，可以获得高效气体检漏效果。

在本申请一具体实施方式中，当气体示踪剂为液体时，溶质浓度不超过溶解度，具体浓度根据需要进行设置。

在本申请一具体实施方式中，当气体示踪剂为粉末时，粉末粒径不超过10μm，以便于通过气溶胶发生器生成粒径均匀性好的气溶胶，在气体中悬浮稳定性好。

在本申请一具体实施方式中，荧光物质在新型气体示踪剂中的重量百分含量为1-30wt％，使得荧光物质可以均匀分散在负载材料上，获得荧光性能，荧光物质在新型气体示踪剂中的重量百分含量过少的话，荧光物质在负载材料中分散均匀性受影响，导致部分负载材料上没有荧光物质；荧光物质在新型气体示踪剂中的重量百分含量过多会导致部分荧光物质不能被负载材料所负载，从而导致不被负载的该部分荧光物质易发生荧光淬灭。荧光物质在新型气体示踪剂中的重量百分含量优选为5-15wt％，以使得由新型气体示踪剂形成的气溶胶可以充分发挥气体检漏作用。

在本申请的一个具体实施方式中，负载材料为微粒。荧光物质结合于微粒的气体示踪剂利于获得粒径均一性好的气溶胶，该气溶胶可以长期漂浮于气体中，从而持久发挥气体检漏作用。

在本申请的一个具体实施方式中，微粒包括无机微粒、有机微粒中的至少一种，相较于现有技术中的气溶胶颗粒不规则、易碰撞团聚、易荧光淬灭相比，本申请的新型气体示踪剂采用微粒作为负载材料，由该气体示踪剂制备获得的气溶胶颗粒粒径均匀性好，分散稳定性高，气体检漏效果优异。

在本申请一具体实施方式中，作为负载材料的有机微粒可以采用分散聚合法、乳液聚合法、本体聚合法制备，制备方法工艺简单、原料来源广泛、成本低，对于荧光物质的性能要求低，可以适配多种不同荧光物质以获取新型气体示踪剂。

在本申请一具体实施方式中，作为负载材料的有机微粒尺寸为100～3000nm，有机微粒形成负载材料，对荧光物质的结合性好，更利于防止由该气体示踪剂制备得到的气溶胶中的荧光物质被固体/液体吸附而失去气体检漏作用。

在本申请一具体实施方式中，作为负载材料的无机微粒尺寸为10～2500nm，可以理解的是，本申请的微粒尺寸是指单个微粒上最远两点之间的距离，无机微粒粒径小，从而重力作用小，最终作为气溶胶的主要成分，使气溶胶在气体中的悬浮时间长，即使气溶胶沉降后，也易于在条件改变的情况下再次悬浮于气体中，发挥气体检漏作用。

在本申请一具体实施方式中，本申请的无机微粒一般是进行表面改性后通过例如共价、配位或物理吸附连接荧光物质，无机微粒易于改性、稳定性好、具有光散射作用，从而获得的新型气体示踪剂稳定性好、发光效率高。

在本申请一具体实施方式中，负载材料包括聚合物负载剂和/或无机物负载剂，聚合物负载剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚苯乙烯、纤维素、明胶中的至少一种，聚合物负载剂制备简便、成本低廉，聚合物负载剂通过网状结构对荧光物质进行负载吸附，从而获得适用性好、稳定性高的新型气体示踪剂。

在本申请一具体实施方式中，无机物负载剂包括气相二氧化硅、盐中的至少一种，无机物负载剂有效提高荧光性能。气相二氧化硅容易改性为疏水性或亲水性，对荧光物质的吸附性强。作为本申请无机物负载剂的盐包括氯化钠、氯化钾、硫酸钠、磺酸钠、磷酸钾中的至少一种。荧光物质可进入盐的晶格，盐作为骨架能有效保护荧光物质的荧光性能。无机负载剂材料来源广泛、价格便宜，制备工艺简单、经济、绿色、低碳，利于大规模工业化生产制备。

在本申请一具体实施方式中，本申请的新型气体示踪剂还包括溶剂，溶剂包括氯仿、乙醇、乙酸乙酯、庚烷、水中的至少一种，该溶剂能溶解溶质，并且不会造成气体示踪剂的淬灭荧光，同时利于储存、运输，当将新型气体示踪剂运至储气库时，该气体示踪剂便于通过气溶胶发生器发生成气溶胶，发挥气体检漏作用。

在本申请一具体实施方式中，当本申请的新型气体示踪剂为溶液时，该溶液的pH值为5～9，以避免影响荧光物质的荧光发光性能。

本申请的新型气体示踪剂中，荧光物质包括量子点、有机荧光染料、稀土荧光材料中的至少一种，荧光物质只要能够发射荧光，在25-120℃条件下几秒内不会瞬间淬灭或消光或失活，即可用于制备新型气体示踪剂，再通过该新型气体示踪剂发生成用于气体检漏的气溶胶。

本申请一具体实施方式中，量子点包含镉系量子点、无镉量子点、钙钛矿量子点，从环保角度优选无镉量子点。量子点可通过任何已知的方法制备或可商购得到的。量子点可包括II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、I-II-IV-VI族化合物、钙钛矿化合物、碳量子点或其组合。例如，所述II-VI族化合物可包括：CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS、HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、或其组合。所述II-VI族化合物可进一步包括III族金属。所述III-V族化合物可包括：GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、InZnP、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、或其组合。所述III-V族化合物可进一步包括II族金属(例如，InZnP)。所述IV-VI族化合物可包括：SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe、或其组合。所述I-III-VI族化合物的实例可包括CuInSe₂、CuInS₂、CuInGaSe、和CuInGaS，但不限于此。所述I-II-IV-VI族化合物的实例可包括CuZnSnSe和CuZnSnS，但不限于此。钙钛矿量子点例如为CsPbX₃(X＝Cl、Br、I)、MAPI(CH₃NH₃PbI₃)中的至少一种。

在本申请一具体实施方式中，有机荧光材料选自罗丹明B、丽丝安罗丹明B、荧光素钠、尼罗红、苝红、四甲基异硫氰酸罗丹明、1,3,6,8-芘四碳酸四钠盐、9,10-二苯基蒽、9,10-双苯乙炔基蒽、1-氯-9,10-双(苯乙炔基)蒽、1,8-二氯-9,10-双(苯乙炔基)蒽、花青素中的至少一种，

在本申请一具体实施方式中，稀土荧光材料主要成分为稀土元素(元素周期表ⅢB族中的钪系等17种元素的总称)的荧光材料，如钇、铕、钆、镧、铈、铽、镱等高纯稀土的氧化物。

在本申请一具体实施方式中，荧光物质的量子产率优选为大于等于15％，以减少气体示踪剂用量、缩短后期检漏时气溶胶的富集时间，便于在气体中示踪检测。

在本申请一具体实施方式中，荧光物质尺寸为1-20nm，使得制备得到的荧光气溶胶的发光性能更优异，在气体中稳定性更好。

本申请还提供一种荧光气溶胶，由上述新型气体示踪剂经气溶胶发生器形成，该荧光气溶胶在气体中稳定性高，能长期分散于待测气体中。

在本申请一具体实施方式中，荧光气溶胶的尺寸为0.01-10μm，优选0.1-2.5μm，使得荧光气溶胶在气体中的停留时间更长久，即便荧光气溶胶发生沉降后，在一定条件激发下，气溶胶还可以重新飞扬并分散至气体中，使得气体中的气溶胶浓度长时间保持较高水平。

在本申请一具体实施方式中，气体中的荧光气溶胶的浓度低至3μg/m³时，在激发光下，人的肉眼可看到颜色光，使用荧光光谱仪检测含有荧光气溶胶的溶液，荧光气溶胶浓度的最低检测限可低至1*10^-9mg/mL，本申请的荧光气溶胶易于检测。

在本申请一具体实施方式中，气溶胶发生器包括溶液气溶胶发生器或者干粉气溶胶发生器。溶液气溶胶发生器形成的荧光气溶胶颗粒更小、沉降速度更慢，可检测时间长。干粉气溶胶发生器形成的荧光气溶胶中荧光物质的浓度大，需要的气溶胶体积用量小，降低使用成本。

本申请还提供的一种气溶胶发生器，如图1所示，该气溶胶发生器10包括样品池1、雾化室2、空气压缩机3、发生仓4、检测器5，样品池1用于放置待生成气溶胶的液体或者粉末，利用空气压缩机3形成的喷射气流在雾化室2将液体或者干粉喷射雾化，在发生仓4形成气溶胶，通过检测器5对气溶胶的光学性能进行检测。

在本申请一具体实施方式中，气溶胶发生器的发生压力为0.1～1MPa，以制备粒径合适的荧光气溶胶。

在本申请一具体实施方式中，压缩空气的流量为10～200L/min，以有效雾化气体示踪剂。

本申请还提供一种混合气体，包括待示踪气体以及上述的荧光气溶胶。待示踪气体例如为易燃气体、非易燃无毒气体、有毒气体中的至少一种，易燃气体包含氢气、一氧化碳、甲烷或乙炔气，非易燃无毒气体如氮气、氧气、空气、稀有气体、二氧化碳或一氧化二氮，有毒气体如一氧化氮、氯气或氨气。本申请上述气溶胶易与待示踪气体混合均匀，从而使得气溶胶可对待示踪气体有效检漏。

本申请可以通过将上述方法制备得到的荧光气溶胶与部分待示踪气体混合后，加入储气装置，与储气装置中的待示踪气体进一步混和；也可以直接将荧光气溶胶加入储气装置中，使荧光气溶胶与储气装置中的待示踪气体混合，以充分发挥气体示踪检漏作用。本申请的荧光气溶胶与待示踪气体混合后，气溶胶将分散于待示踪气体中，充分高效便利地发挥荧光气溶胶对待示踪气体的示踪检漏作用。

本申请还提供一种气溶胶收集检测装置，用于对上述荧光气溶胶进行富集与检测，如图2为本申请的一种气溶胶收集检测装置，该气溶胶收集检测装置11包括本体6、气溶胶采样器以及荧光激发器9，本体6用于储存荧光气溶胶，气溶胶采样器包括至少一风机8和至少一层过滤件7，风机用于将混合气体引导至过滤件处，以使得荧光气溶胶被过滤件截留，过滤件用于富集荧光气溶胶，荧光激发器用于激发所述滤纸上的气溶胶发射荧光，从而通过出现荧光部位方便快速判断气体泄露位置。

在本申请一具体实施方式中，过滤件包括滤纸、滤膜中的至少一种，过滤件的形状可以为层状、弧形弯曲状或者柱状，过滤件可拆卸设计于本体上，在气溶胶收集结束后，将过滤件拆卸后浸泡至溶剂中以将截留在过滤件上的荧光气溶胶洗脱出来，经过处理的过滤件可以反复多次使用。

在本申请一具体实施方案中，气溶胶收集检测装置还包括光谱仪，所述光谱仪用于检测荧光强度，以确定气体泄漏情况。

本申请的气溶胶收集检测设备可以实现在混合气体中荧光气溶胶含量较少，通过肉眼难以判断时，采用过滤件将荧光气溶胶进行富集，再对富集有荧光气溶胶的过滤件进行荧光检测，从而实现对储气库进行气体检漏的目的。

本申请通过将过滤件上富集到的荧光气溶胶进行荧光检测、粒径检测以及浓度检测，从而综合判断气体泄漏情况，该气溶胶收集检测装置结构小巧简单、测试快速、成本低廉，适合于荧光气溶胶在储气库检漏方面大规模工业化使用。

以下更详细地描述根据本申请的一些示例性实施方式；然而，本申请的示例性实施方式不限于此。

实施例1

将1mL的1mg/mL蓝光碳点水溶液和10mL的10％聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合，配成均相水溶液，调气溶胶发生器的发生压力为0.5MPa，气体流量为30L/min，蒸发仓温度为80℃，经过气溶胶发生器可将均相水溶液发生成气溶胶，能够在空气中悬浮，使用激发波长为405nm的激光手电照射在含有气溶胶的舱室中，可观察到一条明显的蓝色荧光光路。

在滤膜上富集气溶胶，用去离子水浸泡滤膜，从而将气溶胶分散在水中，用光谱仪可测得气溶胶的荧光发射光谱图，如图3。

实施例2

将红光CdSe/ZnS量子点和二氧化硅微粒以质量比为1:2的比例在氯仿中分散，通过超声作用将量子点吸附至二氧化硅微粒，然后再将吸附在二氧化硅微粒表面的量子点硅烷化后继续包覆一层二氧化硅以获得量子点微粒，用乙醇离心洗涤至上清液无量子点，然后将量子点微粒分散在水中，即为气体示踪剂水溶液，将气溶胶发生器的压力调至0.7MPa，气体流量为60L/min，蒸发仓温度为100℃，将气体示踪剂水溶液经过气溶胶发生器可发生成尺寸约为0.3μm的气溶胶，使用激发波长为405nm的激光手电照射在含有气溶胶的舱室中，即可观察到一条明显的红色荧光光路，如图4。

在滤膜上富集气溶胶后，将滤膜用去离子水浸泡，可将气溶胶分散在水中，用光谱仪可测得气溶胶的荧光发射光谱图，如图5，用透射电子显微镜测试得到的气溶胶形貌如图6所示。

实施例3

将树枝状二氧化硅微粒和绿光CdSe/ZnS量子点以质量比为1:1的比例在氯仿中分散混合，然后再将吸附在二氧化硅微粒表面的量子点硅烷化，离心洗涤至上清液无量子点以获得量子点微粒，然后将量子点微粒分散在水中，即为气体示踪剂水溶液。调气溶胶发生器的压力为0.3MPa，气体流量为25L/min，蒸发仓温度为90℃，将气体示踪剂水溶液经过气溶胶发生器可发生成尺寸约为0.15μm的气溶胶，使用激发波长为405nm的激光手电照射在含有气溶胶的舱室中，可观察到一条明显的绿色荧光光路。

在滤膜上富集气溶胶后，将滤膜用去离子水浸泡，可将气溶胶分散在水中，用马尔文激光粒度仪测得气溶胶的粒径，用F7000荧光仪测得气溶胶得荧光发射光谱图，如图7。

实施例4

将聚苯乙烯微粒和红光InP/ZnS量子点以质量比为10:1的比例在体积比为4:1的乙醇、四氢呋喃的混合溶剂中分散，搅拌后加入正己烷，继续搅拌后，离心洗涤至上清液无量子点以获得量子点微粒，然后将量子点微粒超声分散至乙醇中，即获得气体示踪剂溶液。调气溶胶发生器的压力为0.8MPa，气体流量为100L/min，蒸发仓温度为80℃，将气体示踪剂溶液经过气溶胶发生器可发生成尺寸为0.35-0.37μm的气溶胶，使用激发波长为405nm的激光手电照射在含有气溶胶的舱室中，可观察到一条明显的红色荧光光路。

将气溶胶富集至滤膜上，以收集气溶胶，之后将滤膜用去离子水浸泡，使气溶胶分散至水中，采用光谱仪可测得气溶胶的荧光发射光谱如图8，采用扫描电子显微镜测得的气溶胶形貌如图9所示。

实施例5

将气相二氧化硅和橙光碳点以质量比为1000:1的比例分散在水中，搅拌使得量子点充分吸附在气相二氧化硅上，即获得气体示踪剂溶液。调气溶胶发生器的压力为0.9MPa，气体流量为150L/min，蒸发仓温度为120℃，将气体示踪剂溶液经过气溶胶发生器可发生成尺寸为0.01～0.07μm的气溶胶，使用激发波长为405nm的激光手电照射在含有气溶胶的舱室中，可观察到一条明显的橙色荧光光路。

在滤膜上富集气溶胶后，将滤膜用去离子水浸泡，以将气溶胶分散至水中，然后采用光谱仪可测得气溶胶的荧光发射光谱如图10所示，采用扫描电子显微镜测得的气溶胶形貌如图11所示。

实施例6

将三聚氰胺和甲醛混合形成预聚物，加入含有荧光素钠的酸性催化剂于预聚物中，反应得到包覆有荧光素钠的三聚氰胺甲醛微粒，收集该三聚氰胺甲醛微粒并分散在水中即获得气体示踪剂溶液。调气溶胶发生器的压力为0.4MPa，气体流量为35L/min，蒸发仓温度为100℃，将气体示踪剂溶液经过气溶胶发生器可发生成尺寸为0.8-3μm的气溶胶，使用激发波长为405nm的激光手电照射在含有气溶胶的舱室中，可观察到一条明显的绿色荧光光路。

在滤膜上富集气溶胶后，将滤膜用去离子水浸泡，以将气溶胶分散在水中，然后采用光谱仪测得气溶胶的荧光发射光谱如图12所示。

实施例7

将1g气相二氧化硅分散于20mL庚烷中，超声使气相二氧化硅在庚烷中形成均一相；将5mg绿光碳点溶于以上含有气相二氧化硅的庚烷溶液中，敞口搅拌以蒸发溶剂；再多次洗涤离心至上清液无荧光，最终得到绿光固体粉末示踪剂，如图13所示。调干粉气溶胶发生器的压力为0.6MPa，气体流量为45L/min，电机转速为300r/min，将绿光固体粉末示踪剂经过气溶胶发生器可发生成尺寸为0.02～0.07μm的气溶胶，使用激发波长为405nm的激光手电照射在含有气溶胶的舱室中，可观察到一条明显的绿色荧光光路。

在滤膜上富集气溶胶后，将滤膜剪成片状，用光谱仪可测得片状滤膜上的气溶胶的荧光发射光谱图，如图14。

实施例8

将气相二氧化硅和红光CdSe/ZnS以质量比为20:1的比例在庚烷中分散，搅拌使得量子点充分吸附在气相二氧化硅上，即得到气体示踪剂溶液。调气溶胶发生器的压力为0.8MPa，气体流量为110L/min，蒸发仓温度为80℃，将气体示踪剂溶液经过气溶胶发生器可发生成尺寸为0.25μm的气溶胶。

使用粉尘仪检测气溶胶的浓度，待24h后，再向发生舱内鼓风，使用激发波长为405nm的激光手电照射含有气溶胶的舱室，可观察到一条荧光光路，说明我们的气溶胶在沉降后，能在气流扰动下重新分散到空气中，本申请的气溶胶具有长期检测气体泄漏的能力，经过气溶胶发生器发生得到的气溶胶在气体中的浓度变化情况如图15所示，当气溶胶沉降后，再向发生舱内鼓风后，重新悬浮于气体中的气溶胶的荧光光路，如图16所示。

对比例1

将维生素B2配成0.05mg/mL的水溶液，调气溶胶发生器的压力为0.2MPa，气体流量为8L/min，蒸发仓温度为95℃，经过气溶胶发生器可发生成气溶胶。该气溶胶在激发波长为405nm的紫外灯照射下无法直接观察到荧光，只有在含有水的介质中或再次溶解在水中才可观察到荧光，该气溶胶一旦遇水就会溶解或者一旦沉积到固体上，即被吸附至固体表面，无法在气流鼓动下再次分散到气体中发挥气体检漏作用。

本申请的实施例1～8、对比例1涉及的荧光气溶胶浓度使用粉尘仪测试，气溶胶形貌使用日立8100扫描电子显微镜、FEI Tecnai F20场发射透射电子显微镜进行测定，气溶胶粒径使用马尔文激光粒度仪测试，荧光发射光谱图使用F7000荧光光谱仪进行测试。

相较于对比例1，由本申请实施例1～8的新型气体示踪剂制备得到的荧光气溶胶粒径均匀、荧光强度高、稳定性好、检测灵敏度高，即使荧光气溶胶在气体仓中发生沉降，当向气体仓中鼓风后，该荧光气溶胶将能重新悬浮于气体中，长期发挥气体检漏作用，即当需要进行气体库检漏时，先通过鼓风等操作使气流扰动，使得气溶胶再次分散悬浮于气体中，之后再进行气溶胶检漏测试，本申请的新型气体示踪剂便于在各类气体库中进行高效快速检漏。

尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种新型气体示踪剂，包括荧光物质，其特征在于，还包括负载材料，所述荧光物质结合于所述负载材料上，所述负载材料用于防止所述荧光物质发生荧光淬灭。

2.如权利要求1所述的新型气体示踪剂，其特征在于，所述负载材料为微粒。

3.如权利要求2所述的新型气体示踪剂，其特征在于，所述微粒包括无机微粒、有机微粒中的至少一种。

4.如权利要求3所述的新型气体示踪剂，其特征在于，所述有机微粒包含聚苯乙烯、三聚氰胺甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚苯胺中的至少一种；和/或，

所述无机微粒包含二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、磁性四氧化三铁中的至少一种。

5.如权利要求1所述的新型气体示踪剂，其特征在于，所述负载材料包括聚合物负载剂和/或无机物负载剂。

6.如权利要求1-5任一项所述的新型气体示踪剂，其特征在于，所述新型气体示踪剂还包括溶剂。

7.如权利要求1-5任一项所述的新型气体示踪剂，其特征在于，所述荧光物质包括碳点、量子点、有机荧光染料、稀土荧光材料中的至少一种。

8.一种荧光气溶胶，其特征在于，所述荧光气溶胶由权利要求1-7任一项所述的新型气体示踪剂经气溶胶发生器形成。

9.一种混合气体，其特征在于，所述混合气体包括待示踪气体以及如权利要求8所述的荧光气溶胶。

10.一种气溶胶收集检测装置，用于对权利要求8所述荧光气溶胶进行富集与检测，其特征在于，所述气溶胶收集检测装置至少包括：

本体，用于储存所述荧光气溶胶；

气溶胶采样器，所述气溶胶采样器包括至少一风机和至少一层过滤件，所述风机用于将所述荧光气溶胶引导至所述过滤件，

荧光激发器，用于对所述过滤件发射荧光。