【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物传感器，尤其涉及植物叶片重金属检测用spr传感器芯片及其制备方法和用途。
技术介绍
1、现有技术检测植物叶片重金属离子存在的问题：在植物叶片重金属离子检测中，传统的离子选择电极测量等方法可能存在以下问题：（1）样品前处理繁琐：传统的离子选择电极测量通常需要对植物叶片样品进行样品制备、抽提离子等复杂的前处理流程，操作复杂，易造成操作误差和样品污染。（2）检测灵敏度不高：传统方法的检测灵敏度有限，不能满足对微量重金属离子的快速、准确检测要求。（3）实时监测困难：传统离子选择电极测量方法通常需要破坏样品结构，无法进行实时、实时监测，难以了解重金属离子的动态变化。
2、表面等离子体共振（surface plasmon resonance，spr）是指在金属表面，受外界电磁场激发，金属的导带电子发生共振的现象。棱镜型spr的典型模型是一个全反射棱镜，全反射表面镀有一层或多层金属膜，当光信号在全反射面的入射角大于临界角时，光信号发生全反射，在此条件下，光信号的p偏振光在棱镜全反射面与金属膜的分界面向金属膜介质传输光信号，该光信号即为倏逝波，其振幅呈指数衰减，导致金属介质中的自由电子形成表面等离子波。如果调整光信号的入射角或波长为某一数值时，表面等离子波的频率与倏逝波的波数相等，它们将发生能量耦合，产生共振，随即入射光信号的能量被吸收，发射光强相应降低，当反射光能量在一定角度内急剧减小，此时在反射光谱出现共振峰，对应的诱使反射光完全消失的入射角称之为共振角。
3、传统的spr 传感器芯片主要以金属薄膜
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提高spr传感器在检测植物叶片重金属离子的灵敏度和准确性，针对现有技术的上述不足，提出植物叶片重金属检测用spr传感器芯片及其制备方法和用途。
2、植物叶片重金属检测用spr传感器芯片，包括棱镜，所述棱镜上依次覆盖金属层和二维材料层，所述二维材料层包括mxene二维材料和bluep/tmdcs二维材料。
3、上述技术方案进一步设置为：所述金属层为ag膜，ag膜的厚度为10~60nm。
4、上述技术方案进一步设置为：所述bluep/tmdcs为bluep/ws2、blue p / wse2、bluep / mos2、blue p / mose2中的一种。
5、上述技术方案进一步设置为：所述bluep/tmdcs二维材料设有1~5层，每层所述bluep/tmdcs二维材料厚度为0.75~0.78nm。
6、上述技术方案进一步设置为：所述棱镜材质为bk7玻璃，折射率为n1 = 1.5151，厚度为da1 = 200 nm。
7、上述技术方案进一步设置为：所述bluep/tmdcs二维材料的制备方法包括如下步骤：
8、s1、将白磷粉在惰性气体保护，300~400℃条件下加热，转化为蓝磷；
9、s2、硫族单质加热升华为蒸汽，硫族元素蒸汽与过渡金属源反应，生成tmdcs，所述硫族单质为硫或硒，所述过渡金属源为wo3或moo3；
10、s3、通过物理气相沉积或化学气相沉积法，将蓝磷和tmdcs沉积在同一基底上，控制沉积过程的温度和气氛，形成稳定的bluep/tmdcs异质结结构；
11、s4、对bluep/tmdcs异质结结构在高温真空气氛下退火，得到bluep/tmdcs二维材料。
12、一种基于二维材料的spr传感器芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
13、s1、选择玻璃作为基底材料，在基底材料表面沉积ag膜；
14、s2、在ag膜上沉积mxene二维材料和bluep/tmdcs二维材料，得到spr传感器芯片。
15、一种植物叶片重金属检测用spr传感器，包括he-ne激光器、偏振片、spr传感器芯片、旋转台、光电探测器、透镜、互补金属氧化物半导体器件相机、主控单元，显示器；所述he-ne激光器用于产生入射光，所述入射光通过偏振片射入spr传感器芯片中，所述spr传感器芯片安装在旋转台上，所述反射光通过光电探测器和透镜被互补金属氧化物半导体器件相机捕获后传输到主控单元。
16、spr传感器检测植物叶片中重金属离子的方法，包括以下步骤：
17、s1、在温室内栽培植株，采用正交实验的方法进行重金属试剂的定时浇灌，获得含不同浓度重金属离子的植物叶片；
18、s2、将含不同浓度重金属离子的植物叶片利用植物型溶剂溶解成标准液体样本，按照标准液体样本中重金属离子浓度梯度，依次采用spr传感器采集632.8 nm波段下的标准液体样本spr光谱成像数据，制备标准曲线；
19、s3、将待检测的含重金属离子植物叶片采用植物型溶剂溶解成待测液体样本后，采用spr传感器采集632.8 nm波段下的待测液体样本的spr光谱成像数据，根据步骤s2中的标准曲线得到含重金属离子植物叶片中重金属离子含量。
20、上述技术方案进一步设置为：所述重金属离子包括hg2+、cd2+、pb2+、cr2+、cr3+、cr6+、zn2+、cu2+中的一种。
21、本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术中的表面等离子体共振（spr）传感器芯片由金属层、二维材料mxene和蓝磷稀/过渡金属硫化物（bluep/tmdcs）构成，与传统的spr生物传感器芯片的ag膜相比，本专利技术的spr传感器芯片灵敏度和准确性都有很大的提高。spr共振峰的位置随传感器芯片的二维材料折射率的变化而变化，二维材料的折射率与其吸附的重金属离子的质量成正比，本专利技术的二维材料包括mxene二维材料和bluep/tmdcs二维材料，其对重金属离子良好的吸附特性，可提高传感器对重金属离子检测的特异性和灵敏度。bluep/tmdcs二维材料具有较高的自由电子密度，载流子迁移率高，可增强spr传感器芯片对光信号的响应，进一步增强spr传感器的综合性能，mxene和bluep/tmdcs结合可极大地提高spr传感器的灵敏度和fom。
23、单层的bluep/tmdcs二维材料能带对齐为间接带隙ii型，随着bluep/tmdcs二维材料的层数增加至2~5层时，bluep/tmdcs二维材料转变为直接带隙ii型能带排列，最后转变为金属性。当材料转变为金属性后，会带来以下好处：（1）提高传感器芯片的灵敏度：金属性的bluep/tmdcs二维材料具有较高的自由电子密度和载流子迁移率，spr 是发生在金属与传感介质界面处，自由电子集体振荡的一种现象，也就是与其表面电荷密度相关，具有金属性的二维材料可以有效提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.植物叶片重金属检测用SPR传感器芯片，其特征在于：包括棱镜，所述棱镜上依次覆盖金属层和二维材料层，所述二维材料层包括MXene二维材料和BlueP/TMDCs二维材料。
2.根据权利要求1所述的植物叶片重金属检测用SPR传感器芯片，其特征在于：所述金属层为Ag膜，Ag膜的厚度为10~50nm。
3.根据权利要求1所述的植物叶片重金属检测用SPR传感器芯片，其特征在于：所述BlueP/TMDCs为BlueP/WS2、BlueP/WSe2、BlueP/ MoS2、BlueP/MoSe2中的一种。
4.根据权利要求3所述的植物叶片重金属检测用SPR传感器芯片，其特征在于：所述BlueP/TMDCs二维材料设有1~5层，每层所述BlueP/TMDCs二维材料厚度为0.75~0.78nm。
5.根据权利要求1所述的植物叶片重金属检测用SPR传感器芯片，其特征在于，所述BlueP/TMDCs二维材料的制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的植物叶片重金属检测用SPR传感器芯片，其特征在于：所述硫族单质为硫或硒，所述过渡金
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于二维材料的SPR传感器芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.植物叶片重金属检测用SPR传感器，其特征在于，包括权利要求1-6任一项中所述的SPR传感器芯片。
9.一种如权利要求8所述的SPR传感器检测植物叶片中重金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的SPR传感器检测植物叶片中重金属的方法，其特征在于：所述重金属离子包括Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cr2+、Cr3+、Cr6+、Zn2+、Cu2+中的一种。
...【技术特征摘要】
1.植物叶片重金属检测用spr传感器芯片，其特征在于：包括棱镜，所述棱镜上依次覆盖金属层和二维材料层，所述二维材料层包括mxene二维材料和bluep/tmdcs二维材料。
2.根据权利要求1所述的植物叶片重金属检测用spr传感器芯片，其特征在于：所述金属层为ag膜，ag膜的厚度为10~50nm。
3.根据权利要求1所述的植物叶片重金属检测用spr传感器芯片，其特征在于：所述bluep/tmdcs为bluep/ws2、bluep/wse2、bluep/ mos2、bluep/mose2中的一种。
4.根据权利要求3所述的植物叶片重金属检测用spr传感器芯片，其特征在于：所述bluep/tmdcs二维材料设有1~5层，每层所述bluep/tmdcs二维材料厚度为0.75~0.78nm。
5.根据权利要求1所述的植物叶片重金...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩磊，徐文韬，金敏，李闪闪，高健博，任斌，吕慧敏，杜生强，高峰，宋雪飞，张超，
申请(专利权)人：内蒙古农业大学，
类型：发明
国别省市：
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