氧化石墨烯修饰倾斜光纤光栅10–12级重金属离子传感

• 作者: 李醒龙 赵浩宇 武文杰 蒋卫峰 郑加金 张祖兴 余柯涵 韦玮
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 倾斜光纤布拉格光栅 氧化石墨烯 重金属离子 表面能
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 总论|GENERAL
• 页码范围: 96-103
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20211315

摘要

设计了一种氧化石墨烯(GO)功能化的倾斜光纤光栅(TFBG)传感器,用于检测水溶液中的重金属离子.通过氧等离子体活化光纤表面,以及采用GO的无水乙醇分散液,避免了咖啡环效应引起的GO的团聚和堆叠,充分了暴露GO的表面和羧基.吸附重金属离子后,GO-TFBG传感器的透射光谱中的谐振峰发生红移,这是由GO向重金属离子的电子转移导致的有效折射率变化造成的.对Pb2+和Cd2+离子最低检测限可达到10–10 mol/L(ng/L量级),相应灵敏度分别为0.426 dB/(nmol·L–1)和0.385 dB/(nmol·L–1)(2.06和3.43 dB/(μg·L–1)).此外,GO-TFBG传感器具有出色的器件一致性,5组传感器的传感性能稳定.本研究实现了GO纳米片在光纤表面的无团聚和均匀成膜,获得了具有超大表面积的GO并充分暴露表面羧基实现对重金属离子的吸附,利用了TFBG不同模式谐振对环境的高度敏感性,完成了对低浓度重金属离子的高灵敏度、可重复检测.本研究为提高各种类型的基于二维材料的传感器性能提供了参考.