本发明专利技术公开了一种AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头及其制备方法与应用，包括TFBG光纤和贴敷于TFBG光纤表面的复合增敏片；所述复合增敏片包括PMMA基体骨架和分散于PMMA内部的掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料。AuNPs提供了优异的局域表面等离子增强，而且多层Ta2C MXene材料表现为金属相且性质稳定，MXene材料的光电特性可以通过改变层数或表面官能团来调节材料的直接带隙进行调节。最重要的是表面丰富含氧基团可以实现NH3的高选择性。PMMA骨架的引入，在检测过程由于量子隧穿效应会形成导通路径，使相邻AuNPs/Ta2C MXene之间的距离增加从而增加接触电阻；而且，PMMA复合增敏结构通过热溶解的方式很容易实现替换，从而大幅增加了传感器的检测性能和利用率，有利于节约检测成本。有利于节约检测成本。有利于节约检测成本。
【技术实现步骤摘要】
AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于气体传感
，具体涉及一种AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头及其制备方法与应用，基于AuNPs/Ta2C MXene@PMMA复合式增敏片结构可以实现氨气分子的高识别性检测分析。
技术介绍
[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]氨气被广泛应用于包括化肥、食品加工、生化产品、医疗诊断和火药等各种领域。它也是普通工业产生和制造过程的最有害的环境污染物之一。
[0004]基于表面等离子体共振(SPR)的倾斜光栅光纤传感器(TFBG)，由于其独特的芯内折射率周期性调制和激发表面等离子体波(SPWs)的协同耦合反应，而具有更密集的表面能量密度。此外，不但还具有高信噪比、抗电磁干扰、体积小、远程监控的优势，而且拥有漏膜光纤传感器所不具有的超高灵敏度和窄线性分辨率。
[0005]然而，专利技术人发现，现在光纤气体传感领域的增敏结构多为金属氧化物(SnO2，CdSnO2，TiO2，ZnO，RuO2和InzO3等)、p
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n结复合材料和低维材料(MoS2，Go，碳纳米管等)。其存在的问题为：(1)氨气是一种强还原剂，会对增敏层的电荷补偿进行持续的干扰；(2)单一的增敏结构无法满足气体的高检测标准；(3)传感器的寿命短，利用率差。
技术实现思路
[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头及其制备方法与应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头，包括TFBG光纤和贴敷于TFBG光纤表面的复合增敏片；
[0009]所述复合增敏片包括PMMA基体骨架和分散于PMMA内部的掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料；
[0010]掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料占复合增敏片的质量百分数为5％
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30％。
[0011]第二方面，本专利技术提供所述AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头的制备方法，包括如下步骤：
[0012]将Ta2C
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Mxene分散在水中，取其上清液，离心分离收集沉淀物，得Ta2C
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Mxene纳米片；
[0013]采用化学还原法将Ta2C
‑
Mxene纳米片掺杂AuNPs，得到AuNPs/Ta2C Mxene；
[0014]将AuNPs/Ta2C Mxene分散在PMMA中，超声处理设定时间后，加入引发剂，并吹入氮气；
[0015]将反应混合物水浴加热反应设定时间；
[0016]将混合物真空脱气后，倒入模具中，继续聚合反应，得到复合增敏片；
[0017]将复合增敏片贴敷在TFBG光纤表面，并加热处理，得到传感探头。
[0018]第三方面，本专利技术提供所述AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头在检测氨气中的应用。
[0019]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0020]本专利技术的AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG气体传感探头中，增敏结构以PMMA为骨架，PMMA为骨架中均匀分布了掺杂AuNPs的Ta2C MXene材料。
[0021]AuNPs提供了优异的局域表面等离子增强，而且多层Ta2C MXene材料表现为金属相且性质稳定，MXene材料的光电特性可以通过改变层数或表面官能团来调节材料的直接带隙进行调节。最重要的是表面丰富含氧基团可以实现NH3的高选择性。
[0022]PMMA骨架的引入，一方面在检测过程由于量子隧穿效应会形成导通路径，使相邻AuNPs/Ta2C MXene之间的距离增加从而增加接触电阻；另一方面，PMMA复合增敏结构通过热溶解的方式很容易实现替换，从而大幅增加了传感器的检测性能和利用率，有利于节约检测成本。为气体传感领域开辟了一条新的道路。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1是本专利技术实施例的AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感器制备与分析测试流程图；
[0025]图2是本专利技术实施例的TFBG传感器的局域结构图以及检测光路图；
[0026]图3是本专利技术实施例的AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感器针对氨气、甲烷和硫化氢气体的检测对比图。
具体实施方式
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]第一方面，本专利技术提供一种AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头，包括TFBG光纤和贴敷于TFBG光纤表面的复合增敏片；
[0029]所述复合增敏片包括PMMA基体骨架和分散于PMMA内部的掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料；
[0030]掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料占复合增敏片的质量百分数为5％
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30％。
[0031]在一些实施例中，掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料占复合增敏片的质量百分数为7％
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20％。如，掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料的质量百分数，可以为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％。
[0032]在一些实施例中，所述复合增敏片的厚度为2.5
‑
3μm。
[0033]第二方面，本专利技术提供所述AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头的制备方法，包括如下步骤：
[0034]将Ta2C
‑
Mxene分散在水中，取其上清液，离心分离收集沉淀物，得Ta2C
‑
Mxene纳米片；
[0035]采用化学还原法将Ta2C
‑
Mxene纳米片掺杂AuNPs，得到AuNPs/Ta2C Mxene；
[0036]将AuNPs/Ta2C Mxene分散在PMMA中，超声处理设定时间后，加入引发剂，并吹入氮气；
[0037]将反应混合物水浴加热反应设定时间；
[0038]将混合物真空脱气后，倒入模具中，继续聚合反应，得到复合增敏本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头，其特征在于：包括TFBG光纤和贴敷于TFBG光纤表面的复合增敏片；所述复合增敏片包括PMMA基体骨架和分散于PMMA内部的掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料；掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料占复合增敏片的质量百分数为5％
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30％。2.根据权利要求1所述的AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头，其特征在于：掺杂AuNPs的Ta2C Mxene增敏材料占复合增敏片的质量百分数为7％
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20％。3.根据权利要求1所述的AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头，其特征在于：所述复合增敏片的厚度为2.5
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3μm。4.权利要求1
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3任一所述AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将Ta2C
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Mxene分散在水中，取其上清液，离心分离收集沉淀物，得Ta2C
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Mxene纳米片；采用化学还原法将Ta2C
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Mxene纳米片掺杂AuNPs，得到AuNPs/Ta2C Mxene；将AuNPs/Ta2C Mxene分散在PMMA中，超声处理设定时间后，加入引发剂，并吹入氮气；将反应混合物水浴加热反应设定时间；将混合物真空脱气后，倒入模具中，继续聚合反应，得到复合增敏片；将复合增敏片贴敷在TFBG光纤表面，并加热处理，得到传感探头。5.根据权利要求4所述的AuNPs/Ta...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜明顺，杨文，闫洁，刘润成，张嘉炜，钱凯，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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