氧气传感器可用于工业生产、环境监测以及医药化工等领域,具有非常广泛的应用前景。同以往的电流分析方法相比,用过渡金属钌(II)等配合物制成的光学传感器具有灵敏度高、选择性好、不消耗氧及不需要参比电极等优点。目前研究的光学氧气传感材料主要通过物理吸附或包埋的方法把发光分子掺杂到不同的载体中。该方法由于发光分子与基质之间缺少强的相互作用,从而使发光分子在液相中容易脱附以及灵敏度随时间发生漂移。而将发光分子以共价键的形式嫁接入基质中能够有效克服上述缺点,同时采用介孔分子筛替代硅胶作为基质,由于介孔材料均匀一致的孔道结构有利于氧分子在其内部的有效扩散从而能够进一步提高氧气传感性能。该类氧气传感材料还可用于液相中氧含量的监测。本文我们设计合成了具有双功能的有机改性硅酸酯Bpy-Si,其不仅是配合物Ru(bpy)2Cl2的一个配体,而且可以作为硅源与正硅酸乙酯发生水解缩聚反应,将所制备的Ru(bpy)2(bpy-Si)Cl2配合物通过Si-C共价键嫁接到二氧化硅的骨架上,研究结果表明采用共价嫁接策略所制备材料的传感性能及化学稳定性明显优于物理掺杂方法。由于Ru(II)配合物与硅基质间存在的Si-CH2共价键参与了网络结构的形成,从而增强了材料的抗渗析性、灵敏度、微观均散性和Stern-Volmer线性关系。在此基础上我们使用表面活性分子作为结构导向剂使基质拥有介孔结构,进一步提高材料的传感性能。结果显示载体具有介孔结构后,材料的传感灵敏度(I0/I100)由3.2提高为8.0,Stern-Volmer曲线用双格位模型能得到较好拟合。我们还系统研究了以新型介孔材料MSU-3作为载体时的传感性能,MSU-3介孔材料的一个重要特性是其结构具有较强的温度依赖性,研究结果发现低温(10°C)制得的Ru(II)/MSU-3传感材料,即微观形貌为球形的传感材料,其各项传感性能指标最佳。由于0°C样品为结晶度较好的颗粒小球,45°C样品为三维蠕虫状的孔道结构,65°C样品为松软堆积的无定形态,球形体与其它任何形状相比具有最大的比表面积,其表面能够覆盖的功能基团也最多,所以微观形貌为球形的样品灵敏度为7.1,而其它样品仅为2左右。由此证明材料的微观结构对其传感性能具有重要的影响。