一种复合型微腔及其使用方法和制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合型微腔，包括具有两开口端的回音壁模式微腔，所述回音壁模式微腔的内壁上附着有一折射率可变层，所述折射率可变层在与重金属离子相结合后可发生折射率变化。该复合型微腔可高效、简便地检测及去除液体中的微量重金属离子。本发明专利技术还提供公开了上述复合型微腔的使用方法和制备方法。述复合型微腔的使用方法和制备方法。述复合型微腔的使用方法和制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型微腔及其使用方法和制备方法


[0001]本专利技术涉及微腔传感领域，尤其涉及一种复合型微腔及其使用方法和制备方法。

技术介绍

[0002]纺织、造纸等行业排出的废水中含有大量有毒、难降解且致癌的重金属离子，重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互结合，使它们失去活性， 也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。
[0003]目前，重金属离子检测技术仍存在着检测限不够低、精度不够高、非可视化、难以定量化等不足，如何高效、简便地检测及去除液体中的微量重金属离子成为亟待解决的现实问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供一种复合型微腔，可高效、简便地检测及去除液体中的微量重金属离子。
[0005]本专利技术还提供上述复合型微腔的使用方法和制备方法。
[0006]本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种复合型微腔，包括具有两开口端的回音壁模式微腔，所述回音壁模式微腔的内壁上附着有一折射率可变层，所述折射率可变层在与重金属离子相结合后可发生折射率变化。
[0007]进一步地，所述折射率可变层可与重金属离子发生物理结合、化学结合或生物结合。
[0008]进一步地，所述折射率可变层为二维MXene材料层。
[0009]进一步地，所述二维MXene材料层为二维碳化钛纳米层。
[0010]进一步地，所述回音壁模式微腔为微毛细管腔、微泡腔或微瓶腔。
[0011]进一步地，所述回音壁模式微腔为微泡腔，其两开口端之间具有一球形微泡内腔，所述球形微泡内腔的两端分别通过毛细管通道与对应的开口端连通。
[0012]进一步地，所述折射率可变层附着于所述球形微泡内腔的内壁上。
[0013]一种复合型微腔，包括具有两开口端的回音壁模式微腔，所述回音壁模式微腔的内壁上附着有一折射率可变层，所述折射率可变层在与重金属离子相结合后可发生折射率变化。
[0014]进一步地，所述折射率可变层可与重金属离子发生物理结合、化学结合或生物结合。
[0015]进一步地，所述折射率可变层为二维MXene材料层。
[0016]进一步地，所述二维MXene材料层为二维碳化钛纳米层。
[0017]进一步地，所述回音壁模式微腔为微毛细管腔、微泡腔或微瓶腔。
[0018]进一步地，所述回音壁模式微腔为微泡腔，其两开口端之间具有一球形微泡内腔，
所述球形微泡内腔的两端分别通过毛细管通道与对应的开口端连通。
[0019]进一步地，所述折射率可变层附着于所述球形微泡内腔的内壁上。
[0020]上述的复合型微腔的使用方法，包括如下步骤：步骤100：向所述复合型微腔内通入待检流体；步骤200：将特定波长的检测激光耦合进所述复合型微腔内；步骤300：采集从所述复合型微腔内出射的检测激光，得到所述复合型微腔的回音壁模式共振谱；步骤400：依据得到的回音壁模式共振谱分析计算待检流体中的重金属离子浓度。
[0021]上述的复合型微腔的制备方法，包括如下步骤：步骤1：分别制备具有开口端和封闭端的回音壁模式微腔以及混合有折射率可变材料的混合液，所述折射率可变材料在与重金属离子相结合后可发生折射率变化；步骤2：将所述混合液通入到所述回音壁模式微腔内；步骤3：将所述回音壁模式微腔内的混合液中的液体去除，而留下所述折射率可变材料附着于所述回音壁模式微腔的内壁上形成一折射率可变层；步骤4：将所述回音壁模式微腔的封闭端去除形成另一开口端，得到所需的复合型微腔。
[0022]进一步地，所述回音壁模式微腔为微泡腔，制备具有开口端和封闭端的回音壁模式微腔包括如下步骤：步骤1.11，取适当厚度的毛细管，将所述毛细管的一开口端封闭形成所述封闭端，另一开口端接入气泵；步骤1.12：将所述毛细管软化；步骤1.13：启动所述气泵开始往所述毛细管内通入气体，使所述毛细管在开口端和封闭端之间隆起形成一球形微泡内腔；步骤1.14：关闭所述气泵停止往所述毛细管内通入气体，对所述毛细管进行冷却使之重新硬化，得到所需的回音壁模式微腔。
[0023]进一步地，所述折射率可变材料为二维碳化钛纳米材料，制备混合有折射率可变材料的混合液包括如下步骤：步骤1.21：将钛碳化铝浸泡在氢氟酸中进行刻蚀，然后进行洗涤以去除残余的氢氟酸；步骤1.22：将步骤1.21中得到的产物进行干燥，得到刻蚀的多层碳化钛纳米片；步骤1.23：将得到的多层碳化钛纳米片加入到DMSO中进行搅拌，然后进行洗涤以去除残余的 DMSO；步骤1.24：将步骤1.23中得到的产物经超声波处理后进行离心；步骤1.25：取离心后的上清液，得到所需的混合液。
[0024]本专利技术具有如下有益效果：该复合型微腔利用回音壁模式微腔对重金属离子进行检测，所述回音壁模式微腔具有很高的品质因子和较小的模式体积，能极大地增强腔内光场与物质的相互结合，是超高灵敏光学传感的优异平台，当所述折射率可变层与腔内待检流体中的重金属离子相结合而发生折射率变化时，所述复合型微腔的回音壁模式共振谱会发生漂移，通过检测共振谱漂移量即可反推出所述折射率可变层的折射率变化量，进而反
推出腔内待检流体中的重金属离子浓度，在离子检测方面，具有检测限低、精度高、所需样品少、可视化监测等优势，能在生物体内对离子进行选择性的检测，在生物化学应用、医疗医药、环境监测等方面将会有更广泛的应用前景,同时所述折射率可变层与待检流体中的重金属离子相结合后可降低重金属离子浓度。
附图说明
[0025]图1为本专利技术提供的复合型微腔的示意图；图2为本专利技术提供的重金属离子检测系统的示意图；图3为本专利技术提供的复合型微腔的使用步骤图；图4为本专利技术提供的复合型微腔的制备步骤图；图5为本专利技术提供的微泡腔的制备步骤图；图6为本专利技术提供的二维碳化钛混合液的制备步骤图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的说明。
[0027]如图1所示，一种复合型微腔，包括具有两开口端的回音壁模式微腔1，所述回音壁模式微腔1的内壁上附着有一折射率可变层2，所述折射率可变层2在与重金属离子相结合后可发生折射率变化。
[0028]该复合型微腔利用回音壁模式微腔1对重金属离子进行检测，所述回音壁模式微腔1具有很高的品质因子和较小的模式体积，能极大地增强腔内光场与物质的相互结合，是超高灵敏光学传感的优异平台，当所述折射率可变层2与腔内待检流体中的重金属离子相结合而发生折射率变化时，所述复合型微腔的回音壁模式共振谱会发生漂移，通过检测共振谱漂移量即可反推出所述折射率可变层2的折射率变化量，进而反推出腔内待检流体中的重金属离子浓度，在离子检测方面，具有检测限低、精度高、所需样品少、可视化监测等优势，能对生物体内的重金属离子进行选择性的检测，在生物化学应用、医疗医药、环境监测等方面将会有更广泛的应用前景,同时所述折射率可变层2与待检流体中的重金属离子相结合后可降低重金属离子浓度。
[0029]所述折本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合型微腔，包括具有两开口端的回音壁模式微腔，其特征在于，所述回音壁模式微腔的内壁上附着有一折射率可变层，所述折射率可变层在与重金属离子相结合后可发生折射率变化。2.根据权利要求1所述的复合型微腔，其特征在于，所述折射率可变层可与重金属离子发生物理结合、化学结合或生物结合。3.根据权利要求1所述的复合型微腔，其特征在于，所述折射率可变层为二维MXene材料层。4.根据权利要求3所述的复合型微腔，其特征在于，所述二维MXene材料层为二维碳化钛纳米层。5.根据权利要求1所述的复合型微腔，其特征在于，所述回音壁模式微腔为微毛细管腔、微泡腔或微瓶腔。6.根据权利要求1所述的复合型微腔，其特征在于，所述回音壁模式微腔为微泡腔，其两开口端之间具有一球形微泡内腔，所述球形微泡内腔的两端分别通过毛细管通道与对应的开口端连通。7.根据权利要求6所述的复合型微腔，其特征在于，所述折射率可变层附着于所述球形微泡内腔的内壁上。8.权利要求1
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7中任一所述的复合型微腔的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100：向所述复合型微腔内通入待检流体；步骤200：将调制激光以倏逝场的形式耦合进所述复合型微腔中内壁附着有所述折射率可变层的部位内，以发生全反射现象并产生回音壁模式；步骤300：采集从所述复合型微腔中内壁附着有所述折射率可变层2的部位内出射的调制激光，并将采集到的调制激光转换为所述复合型微腔的回音壁模式共振谱；步骤400：依据得到的回音壁模式共振谱分析计算待检流体中的重金属离子浓度。9.权利要求1
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7中任一所述的复合型微腔的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘申，卢圣臻，杨勇，张强，邹涛，罗俊贤，赵媛媛，陈燕苹，王义平，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：