一種修飾光纖及其制備方法、檢測溶液中過氧化氫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種修飾光纖及其制備方法、檢測溶液中過氧化氫的方法，屬于光纖 檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 自然界中活性分子與各種代謝過程有著密切的聯(lián)系，活性分子能夠參與到許多生 命過程中，對自然界中的生命活動起著非常重要的作用。但是，活性分子的化學(xué)性質(zhì)極其活 躍，分子壽命非常短，而且通常情況下穩(wěn)態(tài)濃度極低，很難進行準(zhǔn)確測定。熒光檢測法具有 靈敏性強、選擇性高、操作簡單等特點，是目前進行活性分子準(zhǔn)確檢測的最有效的方法。然 而實際檢測過程中一般采用離體檢測，這會導(dǎo)致檢測結(jié)果與實際情況存在較大差異，導(dǎo)致 檢測結(jié)果不精確。
[0003] 光纖又稱光導(dǎo)纖維，以高折射率的石英、玻璃或透明的高分子材料為芯，具有機械 強度高、彎曲性能好、易于與光源耦合等特點，適用于紫外到紅外各波段的信號和能量的傳 輸，在傳感、過程控制等方面有著廣泛的應(yīng)用，因而可以利用光線傳感器組成實時檢測系 統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)實時、快速檢測。
[0004] 水溶液中存在的過氧化氫很不穩(wěn)定，很容易分解，通常在水中的濃度又極低，因此 水溶液中的過氧化氫的實時檢測很難實現(xiàn)較高的準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確、實時檢測水中過氧化氫的修飾光纖。本發(fā) 明的目的還在于提供上述修飾光纖的制備方法及上述修飾光纖在實時檢測水中過氧化氫 方面的應(yīng)用。
[0006] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的修飾光纖的技術(shù)方案如下：
[0007] -種修飾光纖，包括光纖基體以及覆在所述光纖基體端部的熒光薄膜，所述熒光 薄膜包括載體材料和熒光材料；所述載體材料為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、雙酚A型聚 碳酸酯、聚偏氟乙烯（PVDF)、聚氟乙烯（PVF)中的任意一種。
[0008] 本發(fā)明的修飾光纖表面涂覆一層含有熒光分子的薄膜，該薄膜的厚度非常小，能 夠快速、高效地將熒光信號通過光纖傳輸?shù)綑z測設(shè)備，具有非常高的靈敏性和檢測速度。 [0009] 熒光薄膜中的熒光材料的比例較小會導(dǎo)致熒光信號較弱，而熒光材料所占比例過 大則載體材料的比例就會過小，導(dǎo)致熒光薄膜在光纖上的附著力減弱，容易從光纖端部脫 落，降低修飾光纖的使用壽命，一般的，所述載體材料與熒光材料的質(zhì)量比為30-100 :1。 [0010] 為了進一步提高修飾光纖的檢測靈敏度和檢測速度，所述熒光材料為異硫氰酸熒 光素、羧基熒光素、四氯熒光素、羅丹明B或者羧基四甲基羅丹明中的任意一種。所述羧基 熒光素為6-羧基熒光素。
[0011] 光纖基體應(yīng)具有較高的強度和韌性，以適應(yīng)實時在線檢測的各種環(huán)境，一般的，所 述光纖基體的材質(zhì)為石英、玻璃、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯中的任意一種。
[0012] 為了保證熒光信號的順利捕捉和傳輸，光纖的檢測端部具有裸露結(jié)構(gòu)，檢測時產(chǎn) 生的熒光可以順利得到捕捉并傳輸至光纖的另一端，例如光纖的檢測端部具有裸露的一段 柱狀光纖芯體或者具有楔形截面。為了進一步增強光纖芯體與熒光薄膜的接觸面積，所述 光纖基體端部為錐形，所述熒光薄膜覆于所述錐形端部的外表面上。
[0013] 本發(fā)明的修飾光纖的制備方法的技術(shù)方案如下：
[0014] 上述的修飾光纖的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0015] 1)預(yù)處理及涂覆混合液的制備
[0016] A.將光纖表面用氧化性溶液進行表面處理；所述表面處理為將光纖浸泡入氧化 性溶液〇. 5_2h ;
[0017] B.將載體材料加入溶劑中制成溶液，向其中加入熒光材料得到涂覆混合液；
[0018] 2)將步驟1)中表面處理過的光纖插入到所述涂覆混合液中浸泡l-5min，取出后 在空氣中自然晾干，即得。
[0019] 本發(fā)明的修飾光纖的制備方法簡單，操作方便，適合于規(guī)模化生產(chǎn)。
[0020] 所述氧化性溶液選擇氧化性非常強的溶液，以提高對光纖表面的清理效果，一般 的，氧化性溶液選自Piranha溶液、濃硫酸、濃硝酸中的任意一種。
[0021] 所述溶劑為甲苯、二甲苯、苯酚、乙醚、氯仿、苯甲醚中的任意一種。
[0022] 為了加快載體材料在溶劑的溶解速度，所述步驟1)B中的制成溶液的方法為：在 30-40 °C 下保溫 8-12h。
[0023] 本發(fā)明的檢測溶液中過氧化氫的方法的技術(shù)方案如下：
[0024] -種檢測溶液中過氧化氫的方法，包括：將上述修飾光纖與Y型光纖的一端連接， Y型光纖的另外兩端中的一個與光源相連，另一個與光譜儀相連，組成熒光實時檢測系統(tǒng)， 將修飾光纖覆有熒光薄膜的一端插入待檢測水溶液，即可進行實時檢測。
[0025] 本發(fā)明修飾光纖能夠提高水溶液中活性分子檢測的靈敏度和檢測效率，而且與檢 測對象具有很好的相容性，操作簡單方便，便于對水溶液中活性分子的實時檢測，具有良好 的經(jīng)濟效益和社會效益。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實施例1和實施例2中的光纖基體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明的實施例1中的熒光實時檢測系統(tǒng)的示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明的實施例1中熒光實時檢測系統(tǒng)對水溶液中過氧化氫檢測的熒光強 度曲線。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步的說明。
[0030] 實施例1
[0031] 本實施例的修飾光纖包括石英光纖基體，該石英光纖基體的一端為錐形端部（如 圖Ia所示），錐形端部具有裸露的光纖芯體，該錐形端部的外表面上涂覆有熒光薄膜，該熒 光薄膜包括相互均勻分散的聚甲基丙烯酸甲酯載體材料及熒光材料羅丹明B。
[0032] 本實施例的修飾光纖的制備方法包括如下步驟：
[0033] 1)預(yù)處理及涂覆混合液的制備：
[0034] A.將石英光纖的一端通過氟化氫溶液緩慢腐蝕5h制成錐形端部，然后在Piranha 溶液中浸泡Ih對石英光纖表面進行處理；
[0035] B.將0· 1191g的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)加入3mL苯甲醚中，在40°C下保溫12h， PMM溶解于苯甲醚中得到溶液，向溶液中加入0. 0040g羅丹明B，得到涂覆混合液；
[0036] 2)將步驟1)中處理后的石英光纖的錐形端部插入所述的涂覆混合液中，浸泡 3min后取出，在空氣中自然晾干，苯甲醚完全揮發(fā)后，石英光纖的錐形端部表面出現(xiàn)一層淺 紅色的薄膜，即得修飾光纖。
[0037] 本實施例中的檢測溶液中過氧化氫的方法，包括如下步驟：
[0038] 將上述修飾光纖通過FC型光纖跳線及法蘭與Y型光纖的一端連接，Y型光纖的另 外兩端中的一個與光源通過FC接口直接相連，另一個與光譜儀通過FC接口直接相連，組成 熒光實時檢測系統(tǒng)（具體參見圖2)，其中，光源用來提供熒光激發(fā)光，光譜儀用來對光纖末 端的熒光發(fā)射光強度進行檢測。將修飾光纖的錐形端部插入待測水溶液中即可進行過氧化 氫的快速檢測。
[0039] 實施例2
[0040] 本實施例的修飾光纖包括玻璃光纖基體，該玻璃光纖基體的一端為錐形端部（如 圖Ib所示），錐形端部具有裸露的光纖芯體，該錐形端部的外