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▌PG2000-Pro 在光子晶体传感器中的应用
对基于 TPEP-SiO2 构建的反结构光子晶体在面向有机蒸汽吸附-解吸过程中的反射光谱表征
光子晶体
气体传感器
有机气体探测
【概述】北京航空航天大学化学与环境学院衡利苹教授主要从事 仿生界面功能材料的制备与应用研究，2015 年 3 月，在 Physical Chemistry Chemical Physics 杂志上发表了一篇题为《A visual and organic vapor sensitive photonic crystal sensor consisting of polymer-infiltrated SiO2 inverse opal》的文章。
图1，TPEP-SiO2 反结构光子晶体的制备以及吸附-解吸过程示意图
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文章中描述了一种基于 TPEP-SiO2 (tetraphenylethene polymer - SiO2 inverse opal) 构建的可重复用于有机蒸汽探测的反结构光子晶体传感器。在吸附有机物蒸汽时，上述光子晶体的折射率增大，引起了禁带红移，从而改变了自身的颜色。上述现象为可视化的蒸汽传感器提供了一种设计方法。
【样品 & 测试】作者将制备好的 TPEP-SiO2 反结构光子晶体分别置于四氢呋喃以及丙酮蒸汽中，观察被测光子晶体在吸附与解析过程中，反射光谱随时间的变化（图2）。此外，作者还通过改变蒸汽中四氢呋喃以及丙酮的含量，观察不同浓度的蒸汽所引起的禁带红移程度（图3）。
图2，TPEP-SiO2 反结构光子晶体吸附-解吸不同蒸汽过程中的反射光谱
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从测试结果来看，文中所制备的光子晶体在吸附四氢呋喃以及丙酮蒸汽时，会发生红移，且红移的程度与吸附蒸汽中有机物的浓度有关。将吸附有机气体后的光子晶体置于空气中，该光子晶体的禁带会逐步恢复到未吸附时的位置。
图3，TPEP-SiO2 反结构光子晶体吸附不同浓度蒸汽的反射光谱以及吸附-解吸的重复性
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【总结】文中提出并制备了一种基于 TPEP-SiO2 构建的反结构光子晶体传感器，该传感器是一种可视化、可重复使用的蒸汽传感器。通过 复享光谱仪 对该传感器在探测与还原过程中的光谱反应特性进行了实时探测，验证了该传感器用于有机蒸汽检测的可行性。▌
【参考文献】
✽ Yuqi Zhang, et al. "A visual and organic vapor sensitive photonic crystal sensor consisting of polymer-infiltrated SiO 2 inverse opal." Phys. Chem. Chem. Phys. 17 (2015). Link
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