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

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2017, 33(12): 2523-2531.

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

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TiO2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TiO2薄膜的多孔度约为0.4;利用疏水介孔TiO2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TiO2薄膜OWR传感芯片具有良好的稳定性,可重复利用。

• 单位
  传感技术国家重点实验室; 中国科学院大学; 中国科学院电子学研究所