[发明专利]一种ZIF-8光子晶体传感器的制备方法

说明书

一种ZIF‑8光子晶体传感器的制备方法，它涉及一种光子晶体传感器的制备方法。本发明是要解决现有的光子晶体传感器难以实现分子尺寸的选择性检测的技术问题。本发明：一、制备单分散的ZIF‑8颗粒；二、制备基底；三、组装光子晶体传感器。本发明设计了一种高灵敏、具有尺寸选择性的ZIF‑8光子晶体传感器的制备方法，能够实现结构相似，但是分子尺寸不同的物质的区分。在制备该光子晶体传感器时，首先在水相中利用CTAB调节ZIF‑8金属有机框架材料的形貌和粒径，获得单分散的ZIF‑8纳米颗粒，再将样品组装成光子晶体传感器，该传感器具有尺寸选择性，能够实现正己烷与环己烷的检测。

技术领域

本发明涉及一种光子晶体传感器的制备方法。

背景技术

自1987年由美国科学家E.Yablonovitch教授和S.John教授提出了光子晶体(photonic crystal)的概念以来，光子晶体的研究得到了美国等西方国家学术界、产业界和军界的密切关注，被列为未来自然科学的热点领域。光子晶体具有控制和抑制光子运动的特性，使得它在光子晶体激光器、光子晶体波导、太阳能电池、LED、光子晶体传感器等诸多方面有着广阔的应用前景。近年来光子晶体传感器成为研究热点，其能实现可视化检测以及制备技术相对简单、结构缺陷兼容性大等特点，获得了科学工作者的广泛关注，并被认为是最有实际应用价值的研究领域。

目前普遍使用的光子晶体传感器是利用有机物质刺激功能材料改变结构折射率或者晶格间距，导致光子禁带移动，从而实现对有机分子的可视化检。虽然光子晶体能快速、高灵敏、高选择性的检测外界环境的刺激，但是实现分子尺寸的选择性检测是光子晶体传感器领域的难题。

金属有机骨架材料(metal-organic frameworks，MOF)是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过自组装杂化后形成的新型的多孔材料，金属有机骨架材料的结构可以通过选择不同的金属和具有不同化学性质的有机配体来进行调整，因此其结构可以千变万化。由于具有结构多样性，功能可调性，较大的比表面积，性质稳定等优点，金属有机骨架材料在多相催化，气体存储，化学及荧光传感，药物缓释等众多方面有着非常广阔的应用前景。对于形状各异的MOF材料而言，如果能够将其与光子晶体传感器结合起来，能够利用MOF材料本身具有的化学性质来实现不同物质的检测与区分。要想用MOF材料来实现高质量的光子晶体的组装，最重要的一点是制备出单分散性优异的MOF颗粒，并且能够获得一系列形貌规则、粒径可控的微粒，故研究单分散性良好、粒径可调、形貌规则的MOF的制备对于实现高质量MOF光子晶体的组装具有重要的意义。金属有机骨架化合物(MOF)材料具有多种多样的孔结构，这些特殊的孔结构可以与不同种类的有机物产生不同的作用，在这一方面具有非常大的潜在应用。

ZIF-8是类沸石咪唑骨架材料的典型代表，该材料由Zn提供金属原子，2-MiM作为配体，通过配位键配位连接而成。具有典型的方钠石结构，相比其他有机物材料，ZIF-8具有较好的水热及化学稳定性。同时，该材料是利用金属和2-甲基咪唑配位形成的多孔笼子结构，笼子的开口尺寸为0.68nm，因此可作为分子筛使用。

发明内容

本发明是要解决现有的光子晶体传感器难以实现分子尺寸的选择性检测的技术问题，而提供一种ZIF-8光子晶体传感器的制备方法。

本发明的ZIF-8光子晶体传感器的制备方法是按以下步骤进行的：

一、制备单分散的ZIF-8颗粒：

①将2-甲基咪唑加入CTAB水溶液中，搅拌15min～20min溶解后置于离心管中，向离心管中加入乙酸锌水溶液中，晃动30秒～40秒混合均匀，静置1小时50分钟～2小时，在转速为15000r/min～17000r/min的条件下离心10min～15min，获得固体粉末；

所述的CTAB水溶液的浓度为0.4mmol/L～0.9mmol/L；

所述的2-甲基咪唑的质量与CTAB水溶液的体积比为(0.22g～0.23g):1mL；