基于改性石墨烯的光纤传感器设计及在生物检测中的应用

发布时间：2020-05-26 05:14

【摘要】：一直以来,食品安全都备受人们关注,它已经成为一个全球性的问题。随着人们生活水平的提高和食品种类的增多,也产生了许多食品安全隐患。其中,糖类的摄入过量与食源性细菌严重影响着现代人的健康,严重的甚至被夺去生命。因此,开发出一种快速且准确的检测技术已经是迫在眉睫的事情了。近年来,各种传感器被不断的研究,尤其是光纤传感器被广泛的应用与开发,而生物传感器恰恰为检测糖类和食源性细菌提供了一种新型的检测方法。生物传感器是利用生物物质作为识别物,将生物反应转换成光学信号以便检测。因此使用光纤生物传感器可以有效地解决食品安全问题,不同的识别物可以使用不同的材料来进行反应,从而改变光纤的有效折射率,产生光程差,以此来检测待测识别物的相关信息。本文主要研究内容如下:(1)使用古河S178C光纤熔接机,通过采用多种熔接方式并进行对比,最终选择了光子晶体与普通单模光纤的粗锥熔接,形成马赫曾德尔干涉,初步确定传感器的结构。(2)使用CVD法长出的石墨烯,利用石墨烯转移法将其转移至光子晶体光纤表面,制成了基于石墨烯包覆拉锥型光子晶体光纤的敏感元件。基于石墨烯与蔗糖溶液的物理吸附原理,可以用于低浓度的蔗糖溶液的检测。(3)制备了一种基于石墨烯的复合材料,将麦芽糖和1-氨基芘进行偶联反应,再加入石墨烯进行搅拌,最后加入刀豆凝聚素A进行混合反应,得到复合材料。(4)自行设计了整个测试系统,并将上述复合材料利用浸涂法在光子晶体光纤表面成膜,从而做成了基于改性石墨烯的光纤生物传感器,用来检测细胞膜为脂多糖的大肠杆菌。(5)培养了大肠杆菌溶液,使用划线处理确定浓度,并运用涂布分离法配置得到不同浓度的大肠杆菌溶液。将所制备的不同浓度的大肠杆菌溶液加入光纤感测区,进行敏感性能的测试,根据测试结果得到传感器的灵敏度、稳定性、响应时间、检测限等性能。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212;TQ127.11;TS207.4

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