[發明專利]一種固態熒光傳感器及其制備方法、在金屬離子檢測中的應用

在審

• 申請號: 202110265934.8
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113092423A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 李珩;徐朝華
• 申請（專利權）人: 江門職業技術學院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種固態熒光傳感器，其特征在于，該傳感器是由兩種不同粒徑的功能化單分散顆粒通過自組裝的方式周期排列而成，所述功能化單分散顆粒是將熒光探針卟啉分子通過化學鍵修飾到單分散顆粒表面構建得到，所述功能化單分散顆粒周期陣列構成了兩種不同光子帶隙的三明治光子晶體結構，其中一個光子帶隙與所述熒光探針卟啉分子的吸收光譜相匹配，另一個光子帶隙與所述熒光探針卟啉分子的發射光譜相匹配，所述三明治光子晶體結構是由粒徑較大的功能化單分散顆粒構成三明治光子晶體結構的上層和下層，粒徑較小的功能化單分散顆粒構成三明治光子晶體結構的中間層。

2.根據權利要求1所述的固態熒光傳感器，其特征是：所述熒光探針卟啉分子是5，10，15，20-四苯基卟啉及其衍生物，如5-(4-氨基苯基)-10, 15, 20-三苯基卟啉、5-(4-羧基苯基)-10, 15, 20-三苯基卟啉、5-(4-羥基苯基)-10, 15, 20-三苯基卟啉、5, 10, 15, 20-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉、5，10，15，20-四(4-磺酸基苯基)卟啉、5，10，15，20-四(4-三甲氨基苯基)卟啉、5，10，15，20-四(4-羧基苯基)卟啉、5，10，15，20-四(4-羥基苯基)卟啉等。

3.根據權利要求1所述的固態熒光傳感器，其特征是：所述單分散顆粒為無機氧化物顆粒或聚合物顆粒，所述無機氧化物顆粒為單分散二氧化硅顆粒或單分散二氧化鈦顆粒，所述聚合物顆粒是單分散三嵌段聚合物顆粒、單分散聚苯乙烯顆粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯顆粒或聚丙烯酰胺顆粒。

4.根據權利要求1所述的固態熒光傳感器，其特征是：所述三明治光子晶體結構的厚度為2μm～6μm左右，優選于3～4μm；所述單分散顆粒的表面需要經過改性，通過改性后其表面帶有氨基硅烷、環氧硅烷、氨基、羥基、羧基、氯甲基、酰氯或磺酸基等基團，可與熒光探針卟啉分子通過化學鍵修飾得到所述功能化單分散顆粒；所述功能化單分散顆粒的粒徑為100～400 nm，優選于200 nm～350 nm；所述功能化單分散顆粒的單分散度在5%以下，優選于在3%以下；所述自組裝的方式選自噴墨打印法、噴涂法、豎直沉積法或旋涂法中的一種。

5.根據權利要求1或2所述的固態熒光傳感器，其特征是：所述熒光探針卟啉分子的質量與所述單分散顆粒的質量之比為1：100～1：10，優選于1：20～1：50。

6.一種固態熒光傳感器的制備方法，其特征是，所述的制備方法包括以下步驟：

（a）預先準備兩種不同粒徑、且粒徑均一的單分散顆粒；

（b）將步驟（a）得到的單分散顆粒表面用氨基硅烷、環氧硅烷、氨基、羥基、羧基、氯甲基、酰氯或磺酸基等基團進行化學修飾，得到改性后的單分散顆粒；改性后的單分散顆粒與熒光探針卟啉分子通過共價鍵反應得到功能化單分散顆粒，經離心分離、洗滌、干燥后，得到兩種不同粒徑的功能化單分散顆粒粉末；

（c）步驟（b）得到的功能化單分散顆粒粉末按一定濃度分別分散到乙醇或水中得到一定濃度的功能化單分散顆粒溶液；

（d）將步驟（c）得到的粒徑較大的一定濃度的功能化單分散顆粒溶液采用自組裝的方式在基材上組裝成單帶隙光子晶體薄膜，然后再將另一粒徑較小的含一定濃度的功能化單分散顆粒溶液采用自組裝的方式對上述已組裝過單帶隙光子晶體薄膜的基材進行組裝，在基材上可得到雙帶隙光子晶體薄膜，最后再將粒徑較大的一定濃度的功能化單分散顆粒溶液采用自組裝的方式對上述已組裝過雙帶隙光子晶體薄膜的基材進行組裝，在基材上可得到大面積的雙帶隙三明治光子晶體結構的固態熒光傳感器。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征是：所述熒光探針卟啉分子的吸收波長要與所述固態熒光傳感器中一個光子帶隙相匹配，吸收波長為400-450 nm；所述熒光探針卟啉分子的發射波長要與所述固態熒光傳感器中另外一個光子帶隙相匹配，發射波長為600-680 nm。