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原文传递基于发光金属有机框架材料的复合光纤及制备方法与应用于多参量分布式光纤荧光传感系统

专利名称：	基于发光金属有机框架材料的复合光纤及制备方法与应用于多参量分布式光纤荧光传感系统
摘要：	本发明公开了基于发光金属有机框架材料的复合光纤及制备方法与应用于多参量分布式光纤荧光传感系统。该系统包括激发光源、光纤耦合器、延迟光纤、传感单元、长通滤波片、荧光光谱仪和信号处理单元。其中传感单元为利用套管法制备得到的发光MOFs复合光纤，通过利用多个含有不同发光MOFs的传感单元级联、并行可组成多参量分布式光纤荧光传感网络。本发明实现了发光MOFs与光纤的复合，方法简单，成本低廉；可根据实际需求制备用于探测不同待分析物的传感单元并与其他光学仪器元件组成传感系统，进一步在多点同时实现原位实时、远程在线的荧光探测和传感，大大提升了发光MOFs的传感应用性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	华南理工大学
发明人：	杨中民;蒋立成;甘久林;赵利帅
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910253668.X
公开号：	CN109916870A
代理机构：	广州粤高专利商标代理有限公司
代理人：	何淑珍;江裕强
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	510640 广东省广州市天河区五山路381号
主权项：	1.一种基于发光金属有机框架材料的复合光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： a)将发光MOFs颗粒溶解于溶剂中，充分搅拌分散； b)向步骤a)中的溶液中加入聚合物单体和光引发剂，待完全均匀分散后，置于真空环境下脱泡处理，去除多余的溶剂，得到发光MOFs/聚合物前驱体混合溶液； c)将光纤剥去涂覆层，其中一段用氢氟酸溶液蚀刻掉光纤包层； d)将步骤b)中的混合溶液浇在光纤蚀刻段，用套管套在光纤上反复移动使混合溶液均匀涂覆在光纤蚀刻段，将多余残留在光纤非蚀刻段的混合溶液擦拭干净； e)用315~400 nm的紫外光固化2~30 min，脱去套管，得到基于发光MOFs的复合光纤。 2.根据权利要求1所述基于发光金属有机框架材料的复合光纤的制备方法，其特征在于，所述的发光MOFs包括羧酸配体型MOFs、含氮配体型MOFs、锆基卟啉型MOFs、类沸石咪唑型MOFs或氟化MOFs；所述聚合物单体包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、环氧树脂、聚乙烯醇、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙二醇二丙烯酸酯或海藻酸；所述光引发剂为聚甲基氢硅氧烷、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、η6-异丙苯茂铁六氟磷酸盐或2-羟基-2-甲基苯丙酮。 3.根据权利要求1所述基于发光金属有机框架材料的复合光纤的制备方法，其特征在于，所述发光MOFs在前驱体混合溶液中的质量分数为1%~20%；所述聚合物单体占引发剂的比例为0.1-1.0wt%。 4.根据权利要求1所述基于发光金属有机框架材料的复合光纤的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括氯仿、甲苯、四氢呋喃、丙酮、环己烷、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或去离子水。 5.根据权利要求1所述基于发光金属有机框架材料的复合光纤的制备方法，其特征在于，所述的氢氟酸蚀刻采用的氢氟酸溶液质量分数为10～40%，蚀刻长度为2~10 cm，蚀刻深度2~100 μm。 6.根据权利要求1所述基于发光金属有机框架材料的复合光纤的制备方法，其特征在于，所述的套管包括石英套管、硅胶套管，套管内径等于光纤包层直径，套管长度大于光纤蚀刻段长度。 7.权利要求1~6所述制备方法制备得到基于发光金属有机框架材料的复合光纤，其特征在于，该光纤侧面复合了发光MOFs聚合物薄膜；所述的光纤为紫外光优化石英光纤，数值孔径0.20~0.37，芯径100~600 μm，包层直径104~660 μm。 8.权利要求7所述所述基于发光金属有机框架材料的复合光纤应用于多参量分布式光纤荧光传感系统，其特征在于，包括激发光源（1）、光纤耦合器（2）、延迟光纤（3）、传感单元（4）、长通滤波片（5）、荧光光谱仪（6）和信号处理单元（7）；所述激发光源（1）的光纤输出接口连接光纤耦合器（2）双端侧的第一端口，光纤耦合器（2）多端侧的端口与延迟光纤（3）连接，多路延迟光纤（3）的输出端与多段发光MOFs复合光纤连接，发光MOFs光纤作为传感单元（4）置于待测环境中，光纤中产生的反射光信号经由原路返回至光纤耦合器（2）双端侧，光纤耦合器（2）双端侧的第二端口连接至长通滤波片（5），滤除激发光的散射光后获得的荧光信号连接至荧光光谱仪（6），经荧光光谱仪（6）实时测得荧光光谱，将测量数据输入到信号处理单元（7），根据实时荧光光谱，解调出各待测物的浓度情况。 9.根据权利要求8所述的传感系统，其特征在于，所述的激发光源为LED光源、半导体激光器或光纤激光器，激发光源的出射波长与发光MOFs对应的激发波长相同。 10.根据权利要求8所述的传感系统，其特征在于，所述的长通滤光片的截止波长大于激发光源的波长，并小于发光MOFs所发射的荧光波长。
所属类别：	发明专利