[发明专利]基于发光MOFs的水凝胶光纤及其制备方法与传感装置

权利要求书

1.一种基于MOFs的水凝胶光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）分别配制水凝胶前驱体A和水凝胶前驱体B，两种水凝胶前驱体均由水凝胶单体、光引发剂和去离子水混合组成，其中水凝胶前驱体A中水凝胶单体所占的浓度范围为0.4~0.7g/ml，水凝胶前驱体B中水凝胶单体所占的浓度范围为0.3~0.6 g/ml，水凝胶前驱体A中水凝胶单体所占的浓度要比水凝胶B高0.05~0.15 g/ml；

（2）将研磨后的金属有机框架物（MOFs）颗粒混掺到水凝胶前驱体A中并注入到共轴双料筒的内料筒，水凝胶前驱体B注入到共轴双料筒的外料筒；使用挤塑法或使用生物材料3D打印机，给共轴双料筒施加压力，共轴双料筒的出口孔处挤出圆棒状芯包结构的混合前驱体；所述芯包结构包括：水凝胶前驱体A构成的内芯层和水凝胶前驱体B构成的外包层；将石英光纤一端沿轴向同轴插入一段到内芯层结构，并置于紫外光下辐射固化成水凝胶光纤。

2.根据权利要求1所述的一种基于发光MOFs的水凝胶光纤的制备方法，其特征在于，所述水凝胶单体可以为聚乙二醇双丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、海藻酸。

3.根据权利要求1所述的一种基于MOFs的水凝胶光纤的制备方法，其特征在于，所述金属有机框架物（MOFs）为羧酸配体型MOFs、锆基卟啉MOFs、含氮配体型MOFs、类沸石咪唑型MOFs、氟化MOFs和掺铕萘二甲酸MOFs。

4.根据权利要求1所述的一种基于MOFs的水凝胶光纤的制备方法，其特征在于，所述金属有机框架物（MOFs）研磨至亚微米量级后再混掺到水凝胶前驱体A中。

5.一种利用权利要求1~4任一项所述基于MOFs的水凝胶光纤的传感装置，其特征在于，包括激发光光源、Y型光纤、延迟光纤、光纤连接处、水凝胶光纤、长通滤波片、荧光光谱仪、信号处理单元；所述激发光光源的光纤输出接口连接Y型光纤双端侧的第一端口，Y型光纤单端侧的端口与延迟光纤连接，延迟光纤的输出端与水凝胶光纤的石英光纤尾纤在光纤连接处对接，水凝胶光纤作为传感单元置于待测环境中，水凝胶光纤中产生的反射光信号经由原路返回至Y型光纤双端侧，Y型光纤双端侧的第二端口连接至长通滤波片，滤除激发光的散射光后获得的荧光信号连接至荧光光谱仪，经荧光光谱仪实时测得荧光光谱，将测量数据输入到信号处理单元，根据实时荧光光谱，解调出待测物的浓度情况。

6.根据权利要求5所述的传感装置，其特征在于，所述激发光光源为LED光源、半导体激光器或光纤激光器，激发光光源的出射波长与金属有机框架物（MOFs）对应的激发波长相同。

7.根据权利要求5所述的传感装置，其特征在于，所述长通滤光片的截止波长大于激发光光源的波长，并小于金属有机框架物（MOFs）所发射的荧光波长。