介孔TiO2薄膜光波导共振传感器对苯并(a)芘的探测灵敏度

万秀美 王丽 龚晓庆 逯丹凤 祁志美

引用本文: 万秀美,  王丽,  龚晓庆,  逯丹凤,  祁志美. 介孔TiO2薄膜光波导共振传感器对苯并(a)芘的探测灵敏度[J]. 物理化学学报, 2017, 33(12): 2523-2531. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706091 shu
Citation:  WAN Xiu-Mei,  WANG Li,  GONG Xiao-Qing,  LU Dan-Feng,  QI Zhi-Mei. Detection Sensitivity to Benzo[a]pyrene of Nanoporous TiO2 Thin-Film Waveguide Resonance Sensor[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(12): 2523-2531. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706091 shu

介孔TiO2薄膜光波导共振传感器对苯并(a)芘的探测灵敏度

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973)(2015CB352100),国家自然科学基金(61377064,61675203)及中科院科研装备研制项目(YZ201508)资助

摘要: 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。

English

    1. [1]

      (1) Shamsuddin, A. K. M.; Sinopoli, N. T.; Hemminki, K.; Boesch, R. R.; Harris, C. C. Cancer Res. 1985, 45

    2. [2]

      (1), 66.

    3. [3]

      (2) Miura, N.; Sasaki, M.; Gobi, K. V.; Kataoka, C.; Shoyama, Y. Biosens. Bioelectron. 2003, 18

    4. [4]

      (7), 953. doi: [5]

      (02)00242-7" target=_blank>10.1016/S0956-5663

    5. [6]

      (02)00242-7

    6. [7]

      (3) Jin, J.; Li, Y.; Zhang, Z.; Su, F.; Qi, P.; Lu, X.; Chen. J. J. Chromatogr. A 2011, 1218

    7. [8]

      (51), 9149. doi: 10.1016/j.chroma.2011.10.085

    8. [9]

      (4) Fu, S.; Guo, X.; Wang, H.; Yang, T.; Wen, Y.; Yang, H. Sens. Actuator B-Chem. 2015, 212, 200. doi: 10.1016/j.snb.2015.01.134

    9. [10]

      (5) Du, C.; Hu, Y.; Li, Y.; Fan, L.; Li, X. Talanta 2015, 138, 46. doi: 10.1016/j.talanta.2015.02.005

    10. [11]

      (6) Xie, Y. F.; Wang, X.; Ruan, W. D; Song, W.; Zhao, B. Spectrosc. Spect. Anal. 2011, 31

    11. [12]

      (9), 2319. [谢云飞, 王 旭, 阮伟东, 宋 薇, 赵 冰. 光谱学与光谱分析, 2011, 31, (9), 2319.] doi: [13]

      (2011)09-2319-05" target=_blank>10.3964/j.issn.1000-0593

    12. [14]

      (2011)09-2319-05

    13. [15]

      (7) Bahrami, F.; Maisonneuve, M.; Meunier, M.; Aitchison, J. S.; Mojahedi, M. Biomed. Opt. Express 2014, 5

    14. [16]

      (8), 2481. doi: 10.1364/BOE.5.002481

    15. [17]

      (8) Zhou, Y.; Zhang, P.; He, Y.; Xu, Z.; Liu, L.; Ji, Y.; Ma, H. Appl. Opt. 2014, 53

    16. [18]

      (28), 6344. doi: 10.1364/AO.53.006344

    17. [19]

      (9) Abbas, A.; Linman, M. J.; Cheng, Q. Sens. Actuator B-Chem. 2011, 156

    18. [20]

      (1), 169. doi: 10.1016/j.snb.2011.04.008

    19. [21]

      (10) Alves, I.; Kurylo, I.; Coffinier, Y.; Siriwardena, A.; Zaitsev, V.; Harté, E.; Boukherroub, R.; Szunerits, S. Anal. Chim. Acta 2015, 873, 71. doi: 10.1016/j.aca.2015.02.060

    20. [22]

      (11) Yamaguchi, A.; Hotta, K.; Teramae, N. Anal. Chem. 2009, 81(1), 105. doi: 10.1021/ac8015642

    21. [23]

      (12) Hotta, K.; Yamaguchi, A.; Teramae, N. J. Phys. Chem. C 2012, 116

    22. [24]

      (44), 23533. doi: 10.1021/jp308724m

    23. [25]

      (13) Jiao, Y.; Weiss, S. M. Biosens. Bioelectron. 2010, 25

    24. [26]

      (6), 1535. doi: 10.1016/j.bios.2009.10.040

    25. [27]

      (14) Rong, G.; Ryckman, J. D.; Mernaugh, R. L.; Weiss, S. M. Appl. Phys. Lett. 2008, 93 161109. doi: 10.1063/1.3005620

    26. [28]

      (15) Qi, Z. M.; Honma, I.; Zhou, H. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 011102. doi: 10.1063/1.2424643

    27. [29]

      (16) Cameron, P. J.; Jenkins, A. T. A.; Knoll, W.; Marken, F.; Milson, E. V.; Williams, T. L. J. Mater. Chem. 2008, 18, 4304. doi: 10.1039/b805733h

    28. [30]

      (17) Zhang, Z.; Lu, D. F.; Qi, Z. M. J. Phys. Chem. C 2012, 116

    29. [31]

      (5), 3342. doi: 10.1021/jp2102429

    30. [32]

      (18) Wan, X. M.; Chen, C.; Fan, Z. B.; Lu, D. F.; Gao, R.; Qi, Z. M. Acta Phys. Sin. 2016, 65

    31. [33]

      (13), 137801. [万秀美, 陈 晨, 范 智博, 逯丹凤, 高 然, 祁志美. 物理学报, 2016, 65

    32. [34]

      (13), 137801.] doi: 10.7498/aps.65.137801

    33. [35]

      (19) Zhang, Z.; Qi, Z. M. Chinese Janal. Chem. 2010, 38

    34. [36]

      (11), 1538. [张 喆, 祁志美. 分析化学, 2010, 38

    35. [37]

      (11), 1538.] doi: 10.3724 /SP. J. 1096. 2010. 01538

    36. [38]

      (20) Wang, X.; Hao, W.; Zhang, H.; Pan, Y.; Kang, Y.; Zhang, X.; Zou, M.; Tong, P.; Du, Y. Spectrochim. Acta Part A 2015, 139, 214. doi: 10.1016/j.saa.2014.11.104

    37. [39]

      (21) Bao, L.; Sheng, P.; Li, J.; Wu, S.; Cai, Q.; Yao, S. Analyst 2012, 137, 4010. doi: 10.1039/C2AN35589B

    38. [40]

      (22) Fu, S.; Guo, X.; Wang, H.; Yang, T.; Wen, Y. Sens. Actuator B-Chem. 2015, 212, 200. doi: 10.1016/j.snb.2015.01.134

    39. [41]

      (23) Fan, Z. B.; Gong X. Q.; Lu, D. F.; Gao, R.; Qi, Z. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33

    40. [42]

      (5), 1001. [范智博, 龚晓庆, 逯丹 凤, 高 然, 祁志美. 物理化学学报, 2017, 33

    41. [43]

      (5), 1001.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201701131

    42. [44]

      (24) Gong, X.; Wang, L.; Wan, X.; Lu, D. F. Qi, Z. M. Proc. SPIE 2017, 10250, 1025028. doi:10.1117/12.2267050

    43. [45]

      (25) Wang, L.; Lu, D. F.; Gao, R.; Cheng, J.; Zhang, Z.; Qi, Z. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33

    44. [46]

      (6), 1223. [王 丽, 逯丹凤, 高 然, 程 进, 张 喆, 祁志美. 物理化学学报, 2017, 33(6), 1223.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201702282

    45. [47]

      (26) Feng, A.; Duan, J. M.; Du, J. J.; Jing, C. Y. Environ. Chem. 2014, 1, 47. [冯 艾, 段晋明, 杜晶晶, 景传勇. 环境化学, 2014, 1, 47.] doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2014.01.001

    46. [48]

      (27) Hu, Y.; Liu, S.; Huang S.; Pan, W. Rare Metal Mat. Eng. 2011, 40, Suppl.1, 469. [胡亚微, 刘 珊, 黄思雅, 潘 伟. 稀有金 属材料与工程, 2011, 40, 469.]

    47. [49]

      (28) Alberius, P. C. A.; Frindell, K. L.; Hayward, R. C.; Kramer, E. J.; Stucky, G. D.; Chmelka, B. F. Chem. Mater. 2002, 14

    48. [50]

      (8), 3284. doi: 10.1021/cm011209u

    49. [51]

      (29) Zourob, M.; Goddard, N. J. Biosens. Bioelectron. 2005, 20

    50. [52]

      (9), 1718. doi: 10.1016/j.bios.2004.06.031

    51. [53]

      (30) Zhang, Z.; Liu, J.; Lu, D. F.; Qi, Z. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30

    52. [54]

      (9), 1771. [张 喆, 刘 杰, 逯丹凤, 祁志美. 物理化学学报, 2014, 30

    53. [55]

      (9), 1771.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201407071

    54. [56]

      (31) Qi, Z. M.; Honma, I.; Zhou, H. Anal. Chem. 2006, 78

    55. [57]

      (4), 1034. doi: 10.1021/ac051380f

    56. [58]

      (32) http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.2246.html

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  • 收稿日期:  2017-05-18
  • 修回日期:  2017-05-31
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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