介孔TiO2薄膜光波导共振传感器对苯并(a)芘的探测灵敏度

作     者：万秀美 王丽 龚晓庆 逯丹凤 祁志美 

作者机构：中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2017年第33卷第12期

页      面：2523-2531页

核心收录：

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点基础研究发展规划项目(973)(2015CB352100) 国家自然科学基金(61377064,61675203) 中科院科研装备研制项目(YZ201508)资助~~ 

主　　题：苯并(a)芘 光波导共振传感器 介孔TiO2薄膜 疏水处理 增敏 

摘      要：采用溶胶-凝胶分子模板法在覆金的玻璃基底上制备了厚度约为295 nm的介孔TiO_2薄膜,再经表面化学修饰形成表面疏水的光波导共振(OWR)传感芯片,用于探测水中苯并(a)芘。利用Kretschmann棱镜耦合结构观测到OWR芯片在可见-近红外波段只有一个共振波谷,基于相位匹配条件确定了该共振波谷对应于二级横磁导模(TM2);进一步利用Fresnel理论并结合Bruggeman介电常数近似方程对实验测得的导模共振波长进行拟合,得出介孔TiO_2薄膜的多孔度约为0.4;利用疏水介孔TiO_2薄膜OWR传感芯片对水中苯并(a)芘小分子进行了原位和离位探测,结果表明离位探测灵敏度比原位探测高2倍多,其最低检测限约为100 nmol·L^(-1);对比实验指出OWR传感芯片的多孔结构和疏水化处理都有助于提高芯片对苯并(a)芘的探测灵敏度。研究表明这种介孔TiO_2薄膜OWR传感芯片具有良好的稳定性,可重复利用。