本發(fā)明涉及光纖敏感材料，尤其涉及一種mxene@rgo光纖探針及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、光纖化學(xué)與生物傳感器具有較為靈活的機(jī)械性能、小體積、靈敏度高、輕便易攜等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多的關(guān)注并被推廣到多場(chǎng)景應(yīng)用，如生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)、電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程監(jiān)測(cè)以及環(huán)境水質(zhì)分析等。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中大多數(shù)待測(cè)物或標(biāo)志物在環(huán)境中的存在量均處于微量甚至痕量水平，這就要求傳感器在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)具有極高的靈敏度和選擇性。然而，僅僅依靠在光纖表面噴鍍金膜或是結(jié)合金納米粒子的方式，其光纖傳感的靈敏度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足痕量標(biāo)志物檢測(cè)的需求的。因此，開發(fā)新的光纖敏感材料或采用新的光纖結(jié)構(gòu)來(lái)提高傳感器表面敏感材料的信號(hào)傳輸和分子/離子識(shí)別能力尤為重要。
2、二維(2d)過(guò)渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物(mxene)已經(jīng)成為一個(gè)新興的層狀納米材料家族，在多學(xué)科應(yīng)用中進(jìn)行了深入的研究。其大的比表面積、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、理想的生物相容性、可調(diào)節(jié)的電子和光學(xué)性能、活躍的表現(xiàn)性質(zhì)以及豐富的表面官能團(tuán)等，使2d?mxenes成為了一種具有生物傳感的多功能納米敏感基元。
3、在以往的研究已表明mxene增強(qiáng)的spr光纖傳感器的靈敏度最多提升30％，但這離實(shí)現(xiàn)痕量標(biāo)志物的檢測(cè)能力仍有一定距離和提升空間。研發(fā)敏感性能更高、信號(hào)傳輸能力更強(qiáng)的新一代光纖敏感材料勢(shì)在必行。
4、石墨烯作為21世紀(jì)的“黑金新材料之王”，由sp2雜化的方式形成六角蜂窩狀二維材料，具有零帶隙的狄拉克錐電子帶結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今電導(dǎo)率最大、光損耗最小、機(jī)械強(qiáng)度最高的材料之一，也是近年來(lái)在光纖傳感領(lǐng)域廣泛研究的材料之一。但純r(jià)go(還原氧化石墨烯)由于缺乏表面的親水性官能團(tuán)無(wú)法與待測(cè)溶液中的標(biāo)志物產(chǎn)生良好浸潤(rùn)作用，會(huì)導(dǎo)致傳感器的靈敏度降低5-8％，所以很少用來(lái)直接作為光纖探針的敏感材料。
5、基于目前mxene增強(qiáng)的spr光纖傳感器檢測(cè)能力有限以及rgo直接作為光纖探針的敏感材料導(dǎo)致傳感器的靈敏度降低5-8％，有必要對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在提供一種mxene@rgo光纖探針及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有的光纖傳感器的敏感度無(wú)法實(shí)現(xiàn)痕量標(biāo)志物檢測(cè)的問題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下下技術(shù)方案：
3、第一方面，本發(fā)明提供了一種mxene@rgo光纖探針的制備方法，包括以下步驟：
4、在光纖表面制備au膜；
5、將表面有au膜的光纖浸泡于半胱胺鹽酸鹽乙醇溶液中，浸泡完成后，依次使用水、乙醇洗滌，得到正電修飾的光纖；
6、將修飾的光纖浸泡于mxene分散液中，得到au-mxene光纖探針；
7、將au-mxene光纖探針浸泡于rgo分散液中，得到mxene@rgo光纖探針。
8、優(yōu)選的，所述半胱胺鹽酸鹽乙醇溶液的濃度為3.0～10.0mg/ml。
9、優(yōu)選的，將表面有au膜的光纖浸泡于半胱胺鹽酸鹽乙醇溶液的步驟中，浸泡時(shí)間為12～24h。
10、優(yōu)選的，所述mxene分散液的制備方法，包括：將ti3c2tx加入至去離子水中，得到mxene分散液；
11、所述mxene分散液的濃度為1.0～3.0mg/ml。
12、優(yōu)選的，將修飾的光纖浸泡于mxene分散液的步驟中，浸泡時(shí)間為0.5～3.0h。
13、優(yōu)選的，所述rgo分散液的制備方法，包括：將rgo粉末加入至鹽酸溶液中，得到rgo分散液；
14、所述鹽酸溶液的濃度為1.0～2.0m；
15、所述rgo分散液的濃度為1.0～2.0mg/ml。
16、優(yōu)選的，將au-mxene光纖探針浸泡于rgo分散液的步驟中，浸泡時(shí)間為1.0～3.0h。
17、優(yōu)選的，采用磁控濺射法在光纖表面制備得到au膜；
18、所述au膜的厚度為50～55nm。
19、第二方面，本發(fā)明還提供了一種mxene@rgo光纖探針，采用所述的制備方法制備得到。
20、第三方面，本發(fā)明還提供了一種所述的制備方法制備得到的mxene@rgo光纖探針或所述的mxene@rgo光纖探針在檢測(cè)標(biāo)志物中的應(yīng)用。
21、本發(fā)明的mxene@rgo光纖探針及其制備方法和應(yīng)用，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：
22、1、本發(fā)明將mxene和rgo的優(yōu)勢(shì)性能結(jié)合起來(lái)，提出了一種在光纖傳感探針表面合成mxene@rgo異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料；在隨后的測(cè)試中該等離子體共振傳感器展現(xiàn)出了極高的靈敏度。具體而言，本發(fā)明的mxene@rgo光纖探針的制備方法，將修飾的光纖浸泡于mxene分散液中，通過(guò)靜電吸附的方式在鍍有au膜的光纖表面吸附大量的mxene，形成了中間體au-mxene光纖探針；再通過(guò)將au-mxene光纖探針浸泡于rgo分散液中，通過(guò)親核取代和脫水縮合反應(yīng)，使rgo與光纖表面的mxene依靠ti-o-c異質(zhì)鍵合結(jié)合為mxene@rgo二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，并附著在光纖探針表面，得到了最終產(chǎn)物au-mxene@rgo光纖探針；后續(xù)的光譜測(cè)試發(fā)現(xiàn)該光纖探針的靈敏度達(dá)到了4312.72nm/riu，相較于僅噴鍍金膜的的靈敏度2157.23nm/riu，提高了99.92％，遠(yuǎn)高于mxene對(duì)傳感器的靈敏度提高值；本發(fā)明克服了rgo會(huì)導(dǎo)致傳感器靈敏度降低的問題，實(shí)現(xiàn)了mxene與rgo材料的結(jié)合利用大幅度提升光纖探針的靈敏度的效果。本發(fā)明制備的mxene@rgo光纖探針，光纖敏感性能的大幅提升，將為光纖傳感器的進(jìn)一步發(fā)展提供高靈敏傳感材料和改進(jìn)思路。
1.一種mxene@rgo光纖探針的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的mxene@rgo光纖探針的制備方法，其特征在于，所述半胱胺鹽酸鹽乙醇溶液的濃度為3.0～10.0mg/ml。
3.如權(quán)利要求1所述的mxene@rgo光纖探針的制備方法，其特征在于，將表面有au膜的光纖浸泡于半胱胺鹽酸鹽乙醇溶液的步驟中，浸泡時(shí)間為12～24h。
4.如權(quán)利要求1所述的mxene@rgo光纖探針的制備方法，其特征在于，所述mxene分散液的制備方法，包括：將ti3c2tx加入至去離子水中，得到mxene分散液；
5.如權(quán)利要求1所述的mxene@rgo光纖探針的制備方法，其特征在于，將修飾的光纖浸泡于mxene分散液的步驟中，浸泡時(shí)間為0.5～3.0h。
6.如權(quán)利要求1所述的mxene@rgo光纖探針的制備方法，其特征在于，所述rgo分散液的制備方法，包括：將rgo粉末加入至鹽酸溶液中，得到rgo分散液；
7.如權(quán)利要求1所述的mxene@rgo光纖探針的制備方法，其特征在于，將au-mxene光纖探針浸泡于rgo分散液的步驟中，浸泡時(shí)間為1.0～3.0h。
8.如權(quán)利要求1所述的mxene@rgo光纖探針的制備方法，其特征在于，采用磁控濺射法在光纖表面制備得到au膜；
9.一種mxene@rgo光纖探針，其特征在于，采用如權(quán)利要求1～8任一所述的制備方法制備得到。
10.一種如權(quán)利要求1～8任一所述的制備方法制備得到的mxene@rgo光纖探針或權(quán)利要求9所述的mxene@rgo光纖探針在檢測(cè)環(huán)境污染標(biāo)志物中的應(yīng)用。