高衍射強度二維有序陣列-水凝膠復(fù)合體系及可視化傳感研究.pdf

1、聚苯乙烯(PS)微球陣列是二維(2D)陣列/水凝膠復(fù)合傳感薄膜所常用的2D陣列。但是由于PS微球陣列光學(xué)響應(yīng)信號較弱，導(dǎo)致2D PS微球陣列/水凝膠膜衍射光譜測量需借助高反射鏡，使其作為可視化傳感器的實際應(yīng)用受到了極大限制。本論文發(fā)展了水凝膠膜雙面負(fù)載2D PS微球陣列、水凝膠膜負(fù)載2D PS微球-Au殼陣列和水凝膠膜負(fù)載2D Au納米球陣列的制備方法，旨在提高2D陣列/水凝膠膜復(fù)合物的衍射光強度，促進(jìn)其作為可視化傳感器的實際應(yīng)用。

2、r>　　本論文的主要工作如下:
　　(1)利用一種簡單的方法制備了用于pH可視化探測的雙面負(fù)載2D PS微球陣列的殼聚糖(CS)水凝膠薄膜。與單面負(fù)載2D PS微球陣列的CS水凝膠膜相比，雙面負(fù)載2D PS微球陣列的水凝膠膜具有較強的衍射光強度;同時，由于平衡了水凝膠膜雙面的應(yīng)力，克服了單面負(fù)載2D PS微球陣列CS水凝膠膜的卷曲問題。上述優(yōu)勢使雙面負(fù)載2D PS微球陣列的水凝膠薄膜更適合作為可視化傳感器。
　　(2)通過在

3、2D PS微球陣列上沉積Au膜得到2D PS微球-Au殼陣列，之后將其嵌入到聚丙烯酸(PAAc)水凝膠膜表面，制備了自支撐的2D PS微球-Au殼陣列/PAAc水凝膠膜復(fù)合物。與傳統(tǒng)的2D PS微球陣列/PAAc水凝膠膜復(fù)合物相比，2D PS微球-Au殼陣列/PAAc水凝膠膜復(fù)合物在透明基底上具有明顯的衍射信號，衍射光強度約是傳統(tǒng)的2D PS微球陣列/PAAc水凝膠膜復(fù)合物衍射強度的30倍。
　　(3)采用2D Au納米球陣列代替

4、2D PS微球陣列，制備了2D Au納米球陣列/PAAc水凝膠膜復(fù)合物，并將其作為pH可視化傳感器。由于Au納米球大的散射截面及其陣列的周期性，2D Au納米球陣列/PAAc水凝膠膜復(fù)合物顯示出絢麗的顏色以及超強的衍射信號，在石英基質(zhì)上的衍射光強度是2D PS微球陣列/PAAc水凝膠膜復(fù)合物在高反射鋁鏡上衍射強度的88倍，解決了傳統(tǒng)2D PS微球陣列用作可視化傳感器需要借助高反射鏡的問題。超高衍射光強度使2D Au納米球陣列/PAAc水

5、凝膠膜復(fù)合物在可視化傳感領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價值。此外，此制備方法具有普適性，將2D Au納米球陣列負(fù)載于經(jīng)不同識別劑修飾的水凝膠膜，可實現(xiàn)不同目標(biāo)物質(zhì)的可視化探測。
　　(4)制備了對葡萄糖、HF酸敏感的2D Au納米球陣列/聚（丙烯酰胺-co-3-丙烯酰胺基苯硼酸）(P(AAm-co-PBA))水凝膠膜復(fù)合物，通過衍射波長的偏移和宏觀顏色的變化實現(xiàn)了葡萄糖、HF酸的可視化探測。在葡萄糖的探測過程中，通過聚乙烯醇(PVA)作為體積

6、緩釋劑對P(AAm-co-PBA)水凝膠膜進(jìn)行二次交聯(lián)，解決了在高離子強度（150 mM）下，隨葡萄糖濃度增加，衍射峰先藍(lán)移后紅移的問題。首次發(fā)現(xiàn)了P(AAm-co-PBA)對HF酸具有敏感性，實現(xiàn)了HF酸的可視化探測。HF酸濃度從0mM增加到7.0 mM，宏觀顏色從藍(lán)色向紅色轉(zhuǎn)變;HF酸濃度從0mM增加到56.3 mM，衍射峰從481 nm紅移至921 nm(紅移約440 nm)。
　　對全文進(jìn)行總結(jié)，概括了本文的內(nèi)容以及創(chuàng)新點