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原文传递一种MOFs三维光子晶体痕量氢气光学传感器及其制备方法

专利名称：	一种MOFs三维光子晶体痕量氢气光学传感器及其制备方法
摘要：	本发明涉及一种MOFs三维光子晶体光学传感器及其制备方法。本发明所述的MOFs三维光子晶体光学传感器的设计可用于大气中痕量氢气的识别与探测。该光学传感器从下到上依次包括基底层，MOFs三维光子晶体传感层。基底层的材质为硅，MOFs三维光子晶体传感层为吸收介质，是由MOFs纳米颗粒制备成的具有完全光子带隙的周期性结构。三维光子晶体上表面是入射激光光源照射面，下表面是硅基片底，旁边连接光学信号接收装置，用于传递和接受输出信号。光响应是由三维光子晶体反射波峰漂移随着氢气浓度敏感度的变化得出。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京交通大学
发明人：	陈云琳;王雅茹;王兆龙
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-25T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202310746346.5
公开号：	CN117054344A
代理机构：	北京卫平智业专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	闫萍
分类号：	G01N21/17;G02B6/02;G02B6/12;G;G01;G02;G01N;G02B;G01N21;G02B6;G01N21/17;G02B6/02;G02B6/12
申请人地址：	100044 北京市海淀区上园村3号
主权项：	1.一种MOFs三维光子晶体痕量氢气光学传感器，其特征在于，包括基底层和传感层；基底层为硬质或柔性片状硅，其中集成有传感器；传感层为MOFs三维光子晶体。 2.如权利要求1所述的一种MOFs三维光子晶体痕量氢气光学传感器，其特征在于：所述MOFs三维光子晶体由纳米颗粒有序堆积而成；所述纳米颗粒形状包括立方体、截断立方体、八面体、十二面体、截断十二面体、球体、十四面体、片状。 3.如权利要求1-2任意一项所述的一种MOFs三维光子晶体痕量氢气光学传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将金属离子源化合物、有机配体溶于溶剂后，加入调制剂进行反应，得到单分散纳米颗粒；所述调制剂包括酸调制剂、碱调制剂、表面活性剂中的一种或两种以上；步骤2、如步骤1未使用表面活性剂，则：将步骤1得到的单分散纳米颗粒分散在表面活性剂溶液中，搅拌24h进行表面功能化；或直接进行步骤3；如步骤1使用了表面活性剂，则直接进行步骤3；步骤3、将步骤1或步骤2得到的纳米颗粒超声分散在分散介质中，得到MOFs胶体悬浮液；步骤4、将步骤3得到的MOFs胶体悬浮液在基底层面形成致密多孔MOFs三维光子晶体结构。 4.如权利要求3所述的一种制备方法，其特征在于：步骤1所述金属离子源化合物中的金属离子与有机配体的摩尔比为1：1-1：110；调制剂的总添加量为0M-5M；溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、去离子水或甲醇溶剂；步骤1所述的金属离子源化合物包括Zn(CH3COO)2·2H2O、ZrCl4或Co(NO3)2·6H2O，有机配体包括2-甲基咪唑或对苯二甲酸；酸调制剂包括醋酸、盐酸或氢氟酸；碱调制剂为三乙胺；表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵；步骤1的反应温度为室温至120℃，反应时间为0.5-24h；步骤2所述的表面活性剂溶液包括聚乙烯吡咯烷酮的去离子水溶液或十二烷基硫酸钠的去离子水溶液；表面活性剂溶液的浓度为1-2wt％；步骤3所述的分散介质包括去离子水、甲醇溶液或乙醇溶液。 5.如权利要求4所述的一种制备方法，其特征在于：步骤1所述调制剂的总添加量为1mM-2.5M。 6.如权利要求4所述的一种制备方法，其特征在于：步骤4所述将MOFs胶体悬浮液在基底层面形成致密多孔MOFs三维光子晶体结构的方法包括：溶液蒸发自组装法、旋涂法或LB膜技术。
所属类别：	发明专利