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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(hào)較弱,導(dǎo)致2D PS微球陣列/水凝膠膜衍射光譜測(cè)量需借助高反射鏡,使其作為可視化傳感器的實(shí)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(qiáng)度,促進(jìn)其作為可視化傳感器的實(shí)際應(yīng)用。
2、r> 本論文的主要工作如下:
(1)利用一種簡(jiǎn)單的方法制備了用于pH可視化探測(cè)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(qiáng)的衍射光強(qiáng)度;同時(shí),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(shì)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(hào),衍射光強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)的衍射信號(hào),在石英基質(zhì)上的衍射光強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jià)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(shí)別劑修飾的水凝膠膜,可實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)物質(zhì)的可視化探測(cè)。
(4)制備了對(duì)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(zhǎng)的偏移和宏觀顏色的變化實(shí)現(xiàn)了葡萄糖、HF酸的可視化探測(cè)。在葡萄糖的探測(cè)過程中,通過聚乙烯醇(PVA)作為體積
6、緩釋劑對(duì)P(AAm-co-PBA)水凝膠膜進(jìn)行二次交聯(lián),解決了在高離子強(qiáng)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(duì)HF酸具有敏感性,實(shí)現(xiàn)了HF酸的可視化探測(cè)。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)。
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