光纤铁离子传感器敏感膜的自组装制备及其性能研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenpeixin
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由于静电自组装技术操作简单、成本低、环境友好,并且可以用来进行静电自组装的物质种类很多,制备的薄膜厚度和结构可调,在催化、药物释放和传感器等领域有着广泛的用途。本文以聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)为聚阳离子溶液,聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为聚阴离子溶液,制备了多层薄膜,并研究了掺杂小分子指示剂后的薄膜性能以及对不同浓度铁离子的响应规律。  本文首先对石英片的羟基化方法进行了研究,通过接触角的测定,选定了一种合适的羟基化方法,即将石英片在piranha溶液(浓硫酸∶双氧水=7∶3)中浸泡35 min,清洗后在浓氨水/H2O2/H2O(1∶1∶5)溶液中浸泡15min,羟基化后的石英片的接触角可以达到10°左右,满足自组装的需要,这种方法同样适用于光纤纤芯的羟基化。  其次,在石英片上自组装了30层[PDDA/PSS]30膜,并在PSS溶液中掺杂了不同浓度(0.02%、0.2%、1%)的磺基水杨酸,采用紫外可见分光光度计和原子力显微镜对薄膜的性能进行了分析,结果显示,在自组装过程中薄膜的厚度随层数基本上是均匀增加的,表面形貌随着指示剂浓度的增大逐渐粗糙。  再次,在PDDA溶液或PSS溶液中掺杂不同浓度的磺基水杨酸和4-亚硝基-3-羟基-2,7-萘二磺酸二钠一水合物,自组装成膜,然后对薄膜的表面形貌以及对铁离子响应行为进行了研究,结果表明掺杂两种指示剂后的薄膜随着铁离子浓度的增加吸光度变化量也增大。  最后,在处理过的光纤上自组装了[PDDA/PSS]30膜以及掺杂磺基水杨酸和4-亚硝基-3-羟基-2,7-萘二磺酸二钠一水合物的薄膜,采用光功率计研究了薄膜对不同铁离子浓度的响应行为,结果表明掺杂磺基水杨酸的敏感膜对Fe3+响应后,光功率是减小的,而掺杂4-亚硝基-3-羟基-2,7-萘二磺酸二钠一水合物的敏感膜对Fe2+响应后,光功率是增大的。然后对掺杂指示剂铬天青S的薄膜进行了探索,结果显示掺杂铬天青S的敏感膜对Fe3+响应后,光功率增大,但是相对于磺基水杨酸和4-亚硝基-3-羟基-2,7-萘二磺酸二钠一水合物,掺杂铬天青S的薄膜对铁离子的光功率变化曲线较不稳定,受外界影响较大。
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