本发明专利技术提供一种裸眼检测传感器及其制备方法和应用，其中裸眼检测传感器以金属有机框架光学薄膜为传感单元，传感单元固定在基底上，传感单元为独立式传感单元或集成式传感单元。其制备方法包括制备成纳米颗粒、分散、旋涂、固定在基体上等步骤。本发明专利技术的裸眼检测传感器制备方法简单，成本低、厚度易控制、重复性较好，克服传统传感器中存在的热稳定性差、易氧化或分解的问题，可应用于有机溶剂的裸眼检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学传感
，尤其涉及一种。
技术介绍
传感阵列由多个单独的传感单元组成，具有交叉灵敏度高，响应频带宽等特点。正确地选择传感单元的种类对于整个化学传感阵列的性能有很大影响。可视化传感阵列是一种新型的光学传感技术，也是传感器技术发展的重要趋势之一。将待测分子的特征信息以图像的形式表征出来，也称为可视化嗅觉(Smell-seeing)或光子鼻(Photonic nose)。这种比色法信号输出模式对于发展裸眼检测技术是最简便的传感平台，最大限度地减少了对信号转换设备模块的需求，可以为非技术人员或终端用户提供现场实际检测。目前用于裸眼可视化学传感阵列的敏感物质还都是以有机染料为主，它们存在着热稳定性差、容易被氧化或分解的问题，另外大量使用也会对环境造成污染。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种成本低、薄膜厚度易控制的一种裸眼检测传感器，还提供了该裸眼检测传感器在检测有机溶剂中的应用。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种裸眼检测传感器，以金属有机框架光学薄膜为传感单元，传感单元固定在基底上，传感单元为独立式传感单元或集成式传感单元。优选的，金属有机框架光学薄膜为ZIF-8光学薄膜，ZIF-67光学薄膜，NH2-MIL-88B (Fe)光学薄膜，MIL-1OO(Fe)光学薄膜，MIL-101 (Cr)光学薄膜，NH2-MIL-1Ol (Fe)光学薄膜，MIL-89 (Fe)光学薄膜，NH2_MIL_53 (Fe)光学薄膜或HKUST-1光学薄膜。当传感单元为独立式传感单元时，采用一个金属有机框架光学薄膜固定在一个在基底上，构成独立式传感单元；当传感单元为集成式传感单元时，采用多个金属有机框架光学薄膜固定在一个基底上，构成集成式传感单元。上述的裸眼检测传感器，优选的，所述传感单元的面积为0.04 cm2?16 cm2。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了前述裸眼检测传感器的制备方法，具体包括以下步骤: 51、将金属有机框架化合物制备成纳米颗粒； 52、将所述步骤SI制得的金属有机框架化合物的纳米颗粒分散在有机溶剂中制成悬浮液，将所述悬浮液旋涂在硅基的表面得到金属有机框架化合物光学薄膜； 53、以步骤S2制得的金属有机框架光学薄膜为传感单元，将传感单元固定于一个基体上，完成裸眼检测传感器的制备。上述的制备方法，优选的，步骤SI所述的金属有机框架化合物为ZIF-8，ZIF-67，NH2-MIL-88B (Fe)，MIL-100 (Fe)，MIL-101 (Cr)，NH2-MIL-1Ol(Fe)，MIL-89 (Fe)，NH2-MIL-53 (Fe)和HKUST-1中的一种或多种混合物。上述的制备方法，优选的，当所述金属有机框架化合物为NH2-MIL_88B (Fe)时，所述SI步骤具体为: Sl-Uf F127表面活性剂配制成溶液，然后分别加入三氯化铁溶液、冰醋酸、2-氨基对苯二甲酸制成混合溶液； S1-2、将所述混合溶液于100?200°C下结晶12?24h得到金属有机框架化合物的纳米颗粒。制备NH2-MIL-88B (Fe)过程中，所述步骤Sl-1优选为，将0.1?0.4g的F127表面活性剂(Mw:7000?12000)溶解在20?40g去离子水中制成溶液，然后加入I?4ml三氯化铁溶液到上述溶液中，搅拌I?3h后加入I?200 μ L冰醋酸(HAc)，再搅拌I?3h后加入100?200mg 2-氨基对苯二甲酸，继续搅拌I?4h，制成混合溶液。所述步骤S2-2优选为:将所述混合溶液于100?200°C下结晶12?24h，然后用乙醇离心洗涤结晶产物I?3次，然后再次分散在乙醇溶剂中经I?4 krpm离心I?1min除去大颗粒得到得到金属有机框架化合物的纳米颗粒。上述的制备方法，优选的，所述步骤S2中，所述悬浮液中所述金属有机框架化合物的纳米颗粒的质量分数为0.5%?5% ;所述旋涂的速率为I krpm?4 krpm,旋涂的时间为30 s?180 S，所述有机溶剂为乙醇。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述裸眼检测传感器以及上述制备方法制备得到的裸眼检测传感器在检测有机溶剂中的应用，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、水、甲苯、四氯甲烷、氯仿、二氯甲烷、一氯甲烷，正己烷和环己烷中的一种或多种混合溶剂。上述的应用，优选的，所述应用方法具体包括以下步骤: (1)使用采集装置采集裸眼检测传感器每一个传感单元与待测有机溶剂分子作用前的光谱，得原始UV-ViS反射光谱，并记录原始颜色； (2)将裸眼检测传感器置于待测有机溶剂氛围中，裸眼检测传感器与待测有机溶剂无接触点，使用采集装置采集裸眼检测传感器每一个传感单元与待测有机溶剂分子作用后的光谱，得作用后UV-Vis反射光谱，并记录作用后颜色； (3)将步骤(I)所得的原始UV-Vis反射光谱与步骤(2)所得作用后UV-Vis反射光谱对比或将步骤(I)所得的原始颜色与步骤(2)所得作用后颜色对比，得到每一种待测有机溶剂分子的光谱偏移值，即每一种待测有机溶剂分子的指纹图谱； (4)将步骤(3)所得的指纹图谱与指纹图谱库的指纹对比，得到待测有机溶剂的具体分子，完成对待测有机溶剂的检测。上述的应用，优选的，步骤(2)所述裸眼检测传感器置于待测有机溶剂氛围的具体步骤为:以氮气为载气，均匀鼓入待测有机溶剂中5?20 S，将含有待测有机溶剂的蒸气的载气通向裸眼检测传感器。上述的应用，优选的，步骤(2)所述裸眼检测传感器置于待测有机溶剂氛围的具体步骤为:将裸眼检测传感器固定于比色皿上方，向比色皿中滴加100 yL?500 yL的待测溶剂，静置5 s?20 So当前述裸眼检测传感器在检测混合溶剂时，其应用方法具体包括以下: S1、将金属有机框架化合物纳米颗粒分散在有机溶剂中，分散、离心，形成稳定的悬浮液，将悬浮液均匀旋涂在硅基的表面，干燥得到金属有机框架化合物的光学薄膜； 52、将多个步骤SI所得的光学薄膜固定于一个基体上，构成传感阵列； 53、使用采集装置采集的传感阵列每一个传感单元与待测混合溶剂分子作用前的光谱； 54、以氮气为载气，鼓入待测混合溶剂中，载气带出待测混合溶剂的蒸气，将蒸气通到装有传感阵列的样品池中，使用光纤光谱仪测得传感阵列与待测混合溶剂分子作用后的UV-Vis反射光谱，对比原始UV-Vis反射光谱，得到每一种待测混合溶剂分子的光谱偏移值，即得到每一种有机溶剂分子的指纹图谱； 55、将步骤S4所得的指纹图谱与现有技术中的图谱对比，对比方法为比较有机溶剂分子与传感阵列的传感单元作用后的指纹图谱的光谱移动值或者变化趋势，得待测混合溶剂的具体分子，完成对待测混合溶剂的检测。本专利技术还提供另一种检测混合溶剂的应用，具体步骤如下: 51、将金属有机框架化合物纳米颗粒分散在有机溶剂中，分散、离心，形成稳定的悬浮液，将悬浮液均匀旋涂在硅基的表面，干燥得到金属有机框架化合物的光学薄膜； 52、将多个步骤SI所得的光学薄膜固定于一个比色皿上，构成传感阵列； 53、使用采集装置采集的传感阵列每一个传感单元与待测混合溶剂分子作用前的光谱； 54、向比色本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种裸眼检测传感器，其特征在于，以金属有机框架光学薄膜为传感单元，所述传感单元固定在基底上，所述传感单元为独立式传感单元或集成式传感单元。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陶呈安，胡智宏，王建方，王芳，黄坚，邹晓蓉，朱慧，宋琛超，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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