[发明专利]基于金纳米颗粒/二硫化钨的U形光纤倏逝波传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于金纳米颗粒/二硫化钨的U形光纤倏逝波传感器及其制备方法，通过在U形光纤表面原位生长二硫化钨及金纳米颗粒，使得金颗粒与U形光纤更好的耦合，从而增强光纤表面吸附分子的能力，更加有利于分子的检测。

技术领域

本发明属于光纤倏逝波传感器领域，特别涉及一种基于金纳米颗粒/二硫化钨的U形光纤倏逝波传感器及其制备方法。

背景技术

近年来，光纤倏逝波传感器以其高的灵敏度，较强的生物特异性受到越来越多的研究者的关注。光纤倏逝波传感器作为生物传感器使用时，要将传感段的光纤包层去除，当分析物与识别分子发生生化反应时，会被吸附于纤芯表面，从而影响倏逝波的透射深度，这时传输光能量就会发生变化，通过检测传输光的特性就能得到被测生物分子的特征。研究表明，纤芯表面的物质对倏逝波传感器的灵敏度具有较大影响。通过改变纤芯表面的物质影响倏逝波的穿透深度，进而改变传感器的灵敏度及稳定性。此外传感器的外形对倏逝波的吸收有影响，目前常用的形状有锥形和U形。尽管研究者们已经不断改变纤芯表面的物质以及光纤传感器的外形，传感器的灵敏度和稳定性的提高依旧是困扰大家的问题。

已经有研究者制作了在纤芯表面直接生长二维材料的倏逝波传感器，此外还有不同形状的倏逝波传感器。但灵敏度和稳定性仍旧与人们期待的相差甚远，制作一种高灵敏度，强稳定性的倏逝波传感器仍就是一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于金纳米颗粒/二硫化钨的U形光纤倏逝波传感器及其制备方法，通过在U形光纤表面原位生长二硫化钨及金纳米颗粒，使得金颗粒与U形光纤更好的耦合，从而增强光纤表面吸附分子的能力，更加有利于分子的检测。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于金纳米颗粒/二硫化钨的U形光纤倏逝波传感的制备方法，包括：

步骤1)：U形光纤的制备；

步骤2)：利用热分解法在U形光纤表面直接生长二硫化钨；

步骤3)：利用化学还原法在二硫化钨材料表面原位制备金纳米颗粒。

进一步的，所述步骤1)中，U形光纤的制备包括去掉光纤表面的塑料氧化物，将光纤的中间区域弯曲成U形并用火烤，将烤好的光纤依次放入丙酮，酒精和去离子水中清洗，之后在食人鱼溶液中浸泡一段时间后用氩气进行等离子体处理。

进一步的，所述步骤2)，将四硫代钨酸铵粉末溶解于乙二醇中，配制成浓度为0.9-1.1mM/L的混合溶液，对混合溶液进行超声震荡，静置后获得四硫代钨酸铵溶液；将所述步骤1)制备得到的U形光纤浸没于四硫代钨酸铵溶液中，浸泡一段时间后取出并自然晾干，再放入氮气氛围中烘干。

进一步的，将烘干后的U形光纤放入管式炉中，通入一定流量的氢气和氩气，待管式炉升至设定温度后对U形光纤进行一定时间的煅烧。

进一步的，所述步骤3)中，将氯金酸粉末溶解于去离子水中，配制成一定浓度的氯金酸溶液，将所述步骤2)中煅烧后的U形光纤浸没于氯金酸溶液中，反应55-65秒后取出。

进一步的，所述U形光纤为石英光纤，所述U形光纤的弯曲直径为1-5mm。

进一步的，所述管式炉的设定温度为500-900℃。

进一步的，所述U形倏逝波传感器中原位生长的二硫化钨的层数为2-5层。

一种基于金纳米颗粒/二硫化钨的U形光纤倏逝波传感器，包括U形光纤，所述U形光纤表面均匀分布着金纳米颗粒，所述金纳米颗粒大小均匀。

进一步的，所述金纳米颗粒的大小为20-80nm。

相对于传统的光纤倏逝波传感器，本发明中原位生长金颗粒的倏逝波传感器有以下优点：