这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的详细介绍：

作者与期刊信息

本研究的主要作者为Hong Dinh Duong和Jong Il Rhee，他们分别来自韩国全南国立大学应用化学工程学院。该研究发表于期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》2014年第190卷，具体发表日期为2013年9月23日。

学术背景

本研究的主要科学领域是化学传感器技术，特别是针对水中氨气（ammonia）的检测。氨气浓度是环境管理中的一个重要参数，因此开发高灵敏度、快速响应的氨气传感器具有重要意义。传统的氨气检测方法包括电化学法和光学法。电化学法虽然具有高选择性和低检测限，但在电极寿命、微型化和稳定性方面存在不足。光学法中的比色法（colorimetric method）虽然简单，但需要危险试剂且反应速度较慢。荧光法（fluorimetric method）则具有高灵敏度和选择性，检测限可达到1 ppb（气体中）或50 μg/L（水溶液中）。然而，现有的荧光染料在支持材料中的适应性较差，限制了其应用。因此，本研究旨在开发一种基于荧光染料Oxazine 170 Perchlorate（O17）和乙基纤维素（ethyl cellulose, EC）的氨气传感膜，以实现对水中氨气的高效检测。

研究流程

研究流程包括以下几个主要步骤：

1. 材料准备
   研究使用的材料包括Oxazine 170 Perchlorate（O17）、乙基纤维素（EC）、氨水（ammonium hydroxide）以及其他分析级化学品（如磷酸钠、氯化钠、氢氧化钠和盐酸）。所有材料均从Sigma Aldrich化学公司购买，未经进一步纯化直接使用。

2. 氨气传感膜的制备
   氨气传感膜的制备通过将15 μL的O17母液（2 mg/mL）与300 μL的10 wt% EC乙醇溶液混合而成。混合物在室温下老化4小时后，涂覆在24孔微孔板的底部，并在60°C下干燥12小时，最终形成O17-EC膜。

3. 氨气测量
   氨气浓度的测量基于Henderson-Hasselbalch方程，计算游离氨的浓度。实验在氨气浓度为1-60 ppm的范围内进行，通过测量O17-EC膜在两个发射波长（λem = 565 nm和λem = 630 nm）下的荧光强度，激发波长为470 nm（λex）。使用荧光光谱仪（F-4500, Hitachi Co., Tokyo, Japan）和多功能荧光微孔板读数仪（Safire2, Tecan Austria GmbH, Wien, Austria）进行荧光光谱的测量。

4. 比率法（Ratiometric Method）
   采用比率法计算氨气传感膜在两个发射波长下的荧光强度比值（R = I565/I630），以提高检测的可靠性。比率法能够归一化与目标浓度无关的荧光强度变化，例如荧光团分布不均或测量系统中的噪声。

5. 数据分析
   使用单因素方差分析（ANOVA）评估不同pH和盐度条件下氨气传感膜荧光强度的差异，显著性水平设定为p < 0.05。数据分析使用Instat软件（Version 3.01, GraphPad Software Inc, San Diego, USA）完成。

主要结果

1. O17的荧光特性及其与氨气的反应
   O17是一种激光染料，具有广泛的激发光谱（300-550 nm），并在640 nm左右发射荧光。在氨水溶液中，O17的氨基团被去质子化，导致其颜色从蓝色变为红色，并伴随荧光光谱的显著变化。

2. O17-EC膜的表征
   O17-EC膜在氨气浓度为1-60 ppm范围内表现出高灵敏度。在低氨气浓度下，膜呈现蓝色；而在高氨气浓度下，膜变为粉红色。荧光光谱显示，随着氨气浓度的增加，630 nm处的荧光强度降低，而565 nm处的荧光强度增加。

3. 比率法的校准曲线
   比率法校准曲线显示，氨气浓度与荧光强度比值呈指数关系（y = 1.825 - 1.671 exp(-0.0333 × x)），表明O17染料与铵离子（NH4+）的结合逐渐饱和。

4. O17-EC膜的可逆性和响应时间
   O17-EC膜在1 ppm和10 ppm氨气浓度下表现出高可逆性，且响应时间短（t95 = 10 s）。膜的荧光强度在反复暴露于氨气后仍保持稳定。

5. pH和盐度的影响
   O17-EC膜在pH 5.5-11.0范围内表现出良好的稳定性，且在碱性条件下荧光强度增加。盐度对氨气测量的影响较小，但在高盐度条件下，565 nm处的荧光强度有所增加。

6. 光漂白和长期稳定性
   O17-EC膜在连续暴露于470 nm LED光源28天后，荧光强度仅下降约17.5%，表明其具有较好的光稳定性和长期稳定性。

7. 人工废水中的氨气检测
   O17-EC膜在人工废水样品中表现出高灵敏度和准确性，氨气浓度的回收率在95%-115%之间，表明其适用于实际水样中的氨气检测。

结论

本研究成功开发了一种基于O17和EC的氨气传感膜，具有高灵敏度（1-60 ppm）、快速响应时间（t95 = 10 s）、高可逆性、低干扰和长期稳定性。比率法的应用提高了检测的可靠性，使得该传感器能够有效应用于实际水样中的氨气检测。该研究为环境监测提供了一种低成本、高效且实用的氨气检测方法。

研究亮点

1. 创新性方法：首次将O17与EC结合，开发出高灵敏度的氨气传感膜。
   
2. 比率法的应用：通过比率法提高了检测的可靠性和准确性。
   
3. 广泛适用性：该传感器适用于不同pH和盐度条件下的水样检测，并具有长期稳定性。
   
4. 实际应用价值：成功应用于人工废水中的氨气检测，显示出良好的实际应用潜力。

其他有价值的内容

本研究的实验设计严谨，数据充分，结果可靠。通过比率法的应用，解决了传统荧光传感器中荧光强度波动的问题，为类似传感器的开发提供了新的思路。此外，研究中对pH、盐度和光漂白等因素的详细分析，为传感器的实际应用提供了重要的参考依据。