CN104251843A - 一种光波导气敏器件、其制备方法、测量系统和化学气体检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于聚合物或有机小分子的新型有机光波导气敏器件及其制备方法、包括所述气敏器件的测量系统及使用该系统的检测挥发性有机气体的方法。所述有机光波导气敏器件的制备方法包括：光波导纳米材料的制备，将制备的波导材料放在基片上；用光纤或透镜耦合光束至所得的波导材料即制得所述气体敏感层；将所述敏感层放入气室，即可以对气体浓度标定和测试。本发明具备制作成本低、传感时不受外界电磁场的干扰、稳定性好、灵敏度高、不受光源光功率波动的影响等优点。

Description

一种光波导气敏器件、其制备方法、测量系统和化学气体检测方法

技术领域

本发明涉及一种测量系统和气体检测方法，特别是涉及一种基于光波导气敏器件的测量系统和气体检测方法。

背景技术

气体传感器在日常生活中的各行各业有着重要的作用，能够广泛的用于环境监测、生产过程监控、气体成份分析及气体泄漏报警等领域。目前常用的气体传感器按原理主要分为电学类、光学类、电化学类等几大类。其中光纤传感器是上世纪80年代后期发展起来的、目前比较成熟的一项光学检测技术，这项技术利用光纤中光的强度、相位、偏振等性质随着外界的一系列物理量诸如温度、压力、浓度的变化而改变的特性来实现检测的目的。这项技术具有灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰、抗腐蚀性强等优点，已经在科研、工业、环境、医疗、军事等很多方面得到了重要的应用。

中国专利公开号为1396445A、名称为“双面金属波导测量方法及其装置”的文献中公开了一种检测装置，其利用双面包覆波导作为传感元件来实现对导波层介质成分的测量。这种波导检测装置通过棱镜等耦合器件，将激光从外面耦合进入传感器探测腔，利用金属包覆层的优良性质实现探测。但是，由于采用了棱镜结构，使得器件的小型化变得困难。同时，这类传感器一般采用分布反馈式（DFB）激光器作为激发源，价格昂贵，系统成本高。而且这类检测器的探测原理通常为导波层介质折射率的变化，这使得测量对样品不具有选择性，不能作为气体分析仪器使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于聚合物或有机小分子的新型有机光波导气敏器件。有机纳米材料拥有良好的掺杂性质、高的反应活性、易于加工性、发光量子产率高等优点，这些优点使得聚合物或有机小分子光波导气敏器件在化学气体传感方面有着明显的优势；同时，这类光波导材料激发时无需耦合器件，入射光可在任意角度处入射到纳米材料上，从而利用波导高阶模灵敏度高的优良特性，实现对样品的选择性探测，进一步降低成本、同时提高仪器的灵敏度。

本发明的另一个目的在于提供上述光波导气敏器件的制备方法。

本发明的再一个目的在于提供包含上述光波导气敏器件的测量系统。

本发明的再一个目的在于提供使用上述测量系统的检测挥发性有机气体的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于自由空间耦合的光波导气敏器件，其特征在于，所述器件包括带有两个小孔的上层光学玻璃片（两个小孔分别用作进气口和出气口）、气室壁、气体敏感层（材料或结构）、下层光学玻璃片，其中，上层光学玻璃片、气室壁和下层光学玻璃片形成气室。

根据本发明，所述气室壁垂直于上层玻璃片和下层玻璃片。

根据本发明，所述光波导气敏器件为长方体或正方体结构。其中有4面为气室壁。

根据本发明，所述气体敏感层至于下层光学玻璃片上。

根据本发明，所述器件还包括平台，下层光学玻璃片、气体敏感层、气室壁和上层光学玻璃片从下向上依次顺序安置在平台上。

根据本发明，所述所述器件还包括平台，下层光学玻璃片、气室壁、气体敏感层和上层光学玻璃片从下向上依次顺序安置在平台上。

根据本发明，所述气体敏感层和气室构成波导器件。

根据本发明，所述气体敏感层又可以称之为气体敏感材料或者气体敏感结构或者气体敏感的波导结构。

根据本发明，所述气体敏感层通过用光纤或透镜耦合光束至纳米光波导材料或纳米光波导复合材料制得。

根据本发明，所述纳米光波导材料为核壳纳米线，所述纳米线以有机小分子或聚合物作为反应前驱体，在溶液条件下用不同方法如溶液滴铸法、电纺丝法、再沉淀法、溶胶-凝胶法等进行反应制备得到。

根据本发明，所述纳米光波导复合材料为核壳纳米线，所述纳米线以有机小分子或聚合物作为反应前驱体，再掺杂对待检测物质敏感的材料（例如对过氧化氢敏感的双(2,4,5–三氯水杨酸正代酯)草酸酯（CPPO）材料），在溶液条件下用不同方法如溶液滴铸法、电纺丝法、再沉淀法、溶胶-凝胶法等进行反应制备得到。

本发明还提供如下技术方案：

一种制备上述的光波导气敏器件的方法，其中，包括如下制备所述气体敏感层的步骤：

a.纳米光波导材料的制备：以有机小分子或聚合物作为反应前驱体，在溶液条件下用不同方法如溶液滴铸法、电纺丝法、再沉淀法、溶胶-凝胶法等进行反应制备波导材料；或者在上述的制备过程中掺杂对待检测物质敏感的材料（例如对过氧化氢敏感的双(2,4,5–三氯水杨酸正代酯)草酸酯（CPPO）材料）制备复合波导材料，该复合波导材料能够对待检测物质产生特异性响应，从而具有选择性气体传感的功能；

b.用光纤或透镜耦合光束至所得的波导材料或复合波导材料即制得所述气体敏感层。

根据本发明，所述有机小分子为具有荧光发射行为、能够结晶的有机小分子，如9,10-二苯乙炔基蒽（BPEA）、9,10-二苯基蒽（DPA）、5,6,11,12-四苯基并四苯（红荧烯，Rubrene）、2,4,5-三苯基咪唑（TPI）等。所述聚合物须能够形成光滑纤维结构，如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯醇（PVA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。

本发明还提供如下技术方案：

一种包括上述基于自由空间耦合的光波导气敏器件的测量系统，其特征在于，所述系统包括：激光光源、上述的光波导气敏器件、载气（如氮气或空气）和光信号探测与处理等部分。

本发明还提供如下技术方案：

一种检测挥发性有机气体的方法，是将待测气体与载气由上述的测量系统中的光波导气敏器件的进气口通入，所述光波导气敏器件的气体敏感层的纳米材料表面富集所述气体分子，敏感层因吸附气体使得透射率变大（吸光度减少），引起输出光强度增大；检测输出光强度的变化，完成所述待测气体的检测。

本发明的有益效果：

（1）本发明采用光学方法进行传感，具有不受外界电磁场的干扰、稳定性好、灵敏度高、并具有小型化和多功能集成等优点。

（2）本发明采用化学方法制备波导材料，是制备工艺简单、成本低廉的光波导制作技术。具有许多优点：（a）反应温度低，反应过程易于控制；（b）易于改性，掺杂的范围宽。

（3）本发明在有机单晶纳米线上包覆或掺杂对过氧化氢敏感的CPPO材料，使气体敏感层具有选择性气体传感的功能。

（4）本发明通过在聚合物纳米线中掺杂活性物质，实现对特定气体的检测。

（5）本发明通过探测波导光强度的变化来确定气体的浓度，与基于强度探测型的光纤传感器相比，具有不受光源光强波动的影响等优点。

（6）纳米线的大长径比和比表面有利于被检测气体分子在敏感层的吸附和扩散，这就导致了气体分子的持续积累，并达到了检测信号放大的目的。

详细说明

[光波导气敏器件]

本发明公开了一种制备上述的光波导气敏器件的方法，其中，包括如下制备所述气体敏感层的步骤：

a.纳米光波导材料的制备：以有机小分子或聚合物作为反应前驱体，在溶液条件下用不同方法如溶液滴铸法、电纺丝法、再沉淀法、溶胶-凝胶法等进行反应制备波导材料；或者在上述的制备过程中掺杂对待检测物质敏感的材料（例如对过氧化氢敏感的双(2,4,5–三氯水杨酸正代酯)草酸酯（CPPO）材料）制备复合波导材料，该复合波导材料能够对待检测物质产生特异性响应，从而具有选择性气体传感的功能。

b.用光纤或透镜耦合光束至所得的波导材料或复合波导材料即制得所述气体敏感层。

根据本发明，所述有机小分子为具有荧光发射行为、能够结晶的有机小分子，如9,10-二苯乙炔基蒽（BPEA）、9,10-二苯基蒽（DPA）、5,6,11,12-四苯基并四苯（红荧烯，Rubrene）、2,4,5-三苯基咪唑（TPI）等。所述聚合物须能够形成光滑纤维结构，如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯醇（PVA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。

根据本发明，所述方法具体包括：首先用化学方法制备纳米光波导材料，具体是用1毫摩尔每升的有机小分子（如9,10-二苯乙炔基蒽(BPEA)）制备纳米光波导材料；或者以摩尔比为1:1的有机小分子（如9,10-二苯乙炔基蒽（BPEA））和对待检测物质敏感的材料（如CPPO）作为反应前驱体，在1毫摩尔每升溶液条件下进行反应制备具有选择性气体传感功能的纳米光波导材料。其次，将制备的纳米光波导材料涂在基片上。最后，用光纤耦合所得的波导材料即制得所述光波导气体敏感层。将所述气体敏感层放入上述光波导气敏器件的气室中即可以对气体（如过氧化物）进行浓度标定和测试。

如图1-3所示，本发明的光波导气敏器件包括带有两个小孔的上层光学玻璃片（两个小孔分别用作进气口和出气口）、气室壁、气体敏感层、下层光学玻璃片和平台，其中，上层光学玻璃片、气室壁和下层光学玻璃片形成气室，各部分按照下层光学玻璃片、气体敏感层、气室壁和上层光学玻璃片的从下向上顺序依次放在平台上。其中，气体敏感层和气室构成波导器件。所述气体敏感层通过如上所述方法制备得到。

本发明的光波导气敏器件具有以下优点：基于自由空间耦合，无需棱镜作为耦合单元，因此可以实现任意角度测量以及探测元件小型化；所述敏感层的波导纳米线的直径可达纳米量级，不仅提高了灵敏度，也使得利用导波的超高阶导模成为可能；充分利用了光波导材料所具有的化学反应活性，采用普通连续激光器就可调谐出与材料相匹配的激发源，从而避免使用价格昂贵的分布反馈式激光器；整个结构固定，使用过程中无须调整，可避免机械振动引起的干扰，并且利于集成；利用气体与波导材料的特异性化学反应进行测量，使得探测器对气体有精确的选择性；样品气体处于光能密度很大的振荡场中，探测的灵敏度极高。

[测量系统]

本发明公开一种包括上述基于自由空间耦合的光波导气敏器件的测量系统，所述系统包括：激光光源、上述的光波导气敏器件、载气（如氮气或空气）和光信号探测与处理等部分。

根据本发明，激发光源部分以及光信号探测与处理部分固定于光波导气敏器件的不同侧，并保证各部分中心高度相等。所述激发光源部分包括激光器（如连续激光器）、光学小孔、第一透镜和第二透镜或者光纤等，各器件依次放置并保持等轴同高。所述光信号探测与处理部分包括光电倍增管或光电二极管阵列、数据采集器和记录器（如计算机）等。激光器发出的激光经光学小孔滤波后进入第一透镜，光学小孔在第一透镜焦点内侧，所以从第一透镜出射的光具有发散角，再经第二透镜聚焦形成会聚光束入射到光波导气敏器件的气体敏感层，或直接用光纤将光束耦合至气体敏感层，会聚光束从光波导气敏器件出射后以相同发散角打到光电倍增管或光电二极管阵列上，光电倍增管或光电二极管阵列记录各点光强度值并通过数据采集器输送到记录器（如计算机）进行处理。

根据本发明，所述激光器发出的激光与光波导气敏器件成任意角度。

根据本发明，所述光电二极管阵列记录的是各对应的光强值，当气室中待测气体浓度值发生变化时，则光电二极管阵列记录的光强值发生改变，通过对光强的大小进行分析，就可以反演出气体浓度的变化情况。

根据本发明，所述测量系统中选用波长为351nm的氩离子激光。优选地，为了使气体与敏感层中的材料充分接触，采用了直径为2cm，高度为0.2cm的气室，载气流入气室的速度为60mL/min。优选地，将波长为351nm的连续激光通过玻璃棱镜输入到光波导气敏器件。优选地，通过光电倍增管检出输出光并通过数据采集器输送到记录器（如计算机）记录光强度随时间的变化数据。优选地，整个过程在室温下进行。

根据本发明，所述激发光源部分，包括连续激光器、光学小孔、第一透镜和第二透镜或者光纤等。所述激光器优选为氩离子激光器，氩离子激光器的输出频率范围应包含待测材料的特征频率。各器件依次放置并保证等轴同高。

根据本发明，所述光波导气敏器件包括带有两个小孔的上层光学玻璃片（两个小孔分别用作进气口和出气口）、气室壁、气体敏感层、下层光学玻璃片和平台，其中，上层光学玻璃片、气室壁和下层光学玻璃片形成气室，各部分按照下层光学玻璃片、气体敏感层、气室壁和上层光学玻璃片的顺序依次放在平台上。其中，气体敏感层和气室构成波导器件。待测气体样品通过进气口进入气室，通过出气口排出。

根据本发明，所述光波导气敏器件对气体的响应是：当干燥空气流入气室时，输出光强度基本上保持一个直线；当一定浓度的气体流入气室并吸附到敏感层表面时，因敏感层透射率变大（吸光度减少），引起输出光强度增大，随着气体脱离敏感层表面，其透射率恢复，并降低输出光强度，最终完全恢复到原来的光强度。器件信号（输出光强度）随气体浓度的增大而增大，另外，气敏器件对气体具有可逆的响应，且响应速度快，响应时间达到毫秒量级。

根据本发明，所述光信号探测与处理部分，优选地，包括：光电二极管阵列和计算机，会聚光束从激光器出射后形成扩散光束进入光电二极管阵列，不同角度的强度值由光电二极管阵列探测并转化为电信号，计算机的数模转换器(A/D)同光电二极管阵列通过导线相连，将电信号转换为数字信号后由计算机进行分析处理。

根据本发明，在检测的过程中，激发光源部分以及光信号探测与处理部分固定于光波导气敏器件的不同侧，激发光源的位置应保证激光从任意角度射入气敏器件的中心，光信号探测与处理部分位于激光从气敏器件的出射位置。激发光源在固定位置以一定会聚角入射光波导气敏器件，光信号被气体敏感层气体调制后由探测器接收并由计算机进行处理。

[气体检测方法]

本发明公开了一种检测挥发性有机气体的方法，是将待测气体与载气由上述测量系统中的光波导气敏器件的进气口通入，所述光波导气敏器件的气体敏感层的纳米材料表面富集所述气体分子，敏感层因吸附气体使得透射率变大（吸光度减少），引起输出光强度增大；检测输出光强度的变化，完成所述待测气体的检测。

根据本发明，对于包覆有对待检测物质敏感材料的纳米材料，则可实现选择性检测。优选地，所述检测物质为过氧化氢，所述敏感材料为CPPO。具体而言，在波导材料（有机单晶纳米线）上包覆或掺杂对待检测物质敏感的材料（例如对过氧化氢敏感的双（2,4,5–三氯水杨酸正代酯）草酸酯（CPPO）材料）制备复合波导材料，该材料能够对检测物质产生特异性响应，具有选择性气体传感的功能。

根据本发明，所述待测气体与载气的流速为75-350mL/min，优选100-200mL/min。

根据本发明，所述富集时间为10秒-1分钟，优选20-50秒。

根据本发明，所述载气为N₂或空气或二者以任何比例混合的混合气。

应用：打开激光光源，然后用光谱仪监测光波导气敏器件波导光强度的变化，往气室中通入一定浓度的气体。待强度稳定后，记录下该强度。重复以上步骤，即可得到气体浓度—透射比标准曲线。现场测试时用光谱仪测量气敏器件的光强度，查标准曲线即可得气体浓度。由于该气体敏感层采用波导材料做传感，通过检测谐振强度的变化值来测量气体浓度的，所以具有不受外界电磁场干扰、稳定性好、灵敏度高、不受光源光功率波动的影响等优点。

响应曲线：纯氮气流入到测定体系的气室内时，输出光强度不发生变化。当一定浓度的待测气体流进时，因气体吸附在敏感层的表面导致折射率的变化或者气体与敏感层发生化学反应，吸收了光波导表面的倏逝波，输出光的强度突然变小(直线下降)。浓度很小时，仍有很明显的响应，S/N(输出光强度的变化值与噪音比例)约为10。表明该敏感层能够检测浓度低于0.1ppm的气体，响应速度很快。

本发明用全新的方法实现气体的分析与测量，结构简单，对气体的选择性好，测量灵敏度高，实用性强，有一定的市场应用前景。

附图说明

图1是光波导气敏器件实物图。

图2是光波导气敏器件的检测示意图，其中a—前端激发位置，b—尾端检测位置，c—光波导气敏物质，d—检测物质。

图3是光波导气敏器件实物图。

图4是光波导传感测试系统示意图，其中1连续激光器，2减光片，3带通滤色片，4反射镜，5进气口，6出气口，7气室壁，8气体敏感的波导结构，9物镜，10反射镜，11长波通滤色片，12光谱检测装置。

图5是PVPCPPO聚合物核壳结构波导纳米线的制备示意图。

图6是实施例5中所得PVPCPPO聚合物核壳结构波导纳米线的TEM图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

BPEA：9,10-二苯乙炔基蒽

CPPO：双(2,4,5–三氯水杨酸正代酯)草酸酯

实施例1

将BPEA溶解到丙酮和乙醇中，配置成1毫摩尔的溶液，然后取100微升的溶液滴铸到试管基底上，溶剂在室温下慢慢挥发。为了稳定纳米材料的生长，将样品静置3小时。将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，待溶剂挥发完全后，即可得到一维纳米核壳纳米线。载气气体为N₂和空气(配比在范围内均可)，流速在每分钟75毫升范围内。取少量待测气体，在室温下由载气带到反应室中，使待测气体分子吸附在纳米表面实现富集的目的，在其表面发生反应，产生光信号，经光电倍增管放大后通过电脑自动记录。光信号随气体浓度的变化呈线性变化。如对气体，线性范围为0.01-100ppm。有机物的吸附使得纳米光波导材料的外界折射率以及光波导材料的表面发生了变化，从而使光学信号发生变化，这种变化是极其灵敏的。

实施例2

将BPEA溶解到丙酮和乙醇中，配置成1毫摩尔的溶液。然后取100微升的溶液滴铸到试管基底上，溶剂在室温下慢慢挥发。为了稳定纳米材料的生长，将样品静置3小时。将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，待溶剂挥发完全后，即可得到一维纳米核壳纳米线。载气气体为N₂和空气(配比在范围内均可)，流速在每分钟75毫升范围内。用激光激发BPEA发光，同时取少量待测气体，在室温下由载气带到反应室中，使待测气体分子吸附在纳米表面实现富集的目的，在其表面发生反应，产生光信号。最后，两种光信号经光电倍增管放大后通过电脑自动记录。在未通入检测气体之前，光信号一直保持稳定，通入检测气体之后，光信号随气体浓度的变化呈线性变化。这种检测的灵敏度很好，能够很好的测量待测气体的浓度。

实施例3

将BPEA和CPPO分别溶解到丙酮和乙醇中，配置成1毫摩尔的溶液，以体积比为1:1混合。然后取100微升的混合溶液滴铸到试管基底上，溶剂在室温下慢慢挥发。为了稳定纳米材料的生长，将样品静置3小时。将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，待溶剂挥发完全后，即可得到一维纳米核壳纳米线。载气气体为N₂和空气(配比在范围内均可)，流速在每分钟75毫升范围内。取少量待测气体，在室温下由载气带到反应室中，使待测气体分子吸附在纳米表面实现富集的目的，在其表面发生反应，产生光信号，经光电倍增管放大后通过电脑自动记录。光信号随气体浓度的变化呈线性变化。如对气体，线性范围为0.01-100ppm。H₂O₂引发CPPO壳层产生如下的化学反应：过氧草酸酯基团发生反应生成高能化合物的二氧杂环丁二酮，通过电子交换发光（CIEEL）机制将能量转移给染料分子，同时降解成二氧化碳并发出荧光。

实施例4

将BPEA和CPPO分别溶解到丙酮和乙醇中，配置成1毫摩尔的溶液，以体积比为1:1混合。然后取100微升的混合溶液滴铸到试管基底上，溶剂在室温下慢慢挥发。为了稳定纳米材料的生长，将样品静置3小时。将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，待溶剂挥发完全后，即可得到一维纳米核壳纳米线。载气气体为N₂和空气(配比在范围内均可)，流速在每分钟75毫升范围内。用激光激发BPEA发光，同时取少量待测气体，在室温下由载气带到反应室中，使待测气体分子吸附在纳米表面实现富集的目的，在其表面发生反应，产生光信号。最后，两种光信号经光电倍增管放大后通过电脑自动记录。在未通入检测气体之前，光信号一直保持稳定，通入检测气体之后，光信号随气体浓度的变化呈线性变化。这种检测的灵敏度很好，能够很好的测量待测气体的浓度。

实施例5

将CPPO溶解到乙醇中，配置成1毫摩尔的溶液。把聚合物——聚乙烯吡咯烷酮（PVP）解于乙醇中，配置成质量分数10%的溶液，同时把BPEA分子溶于PVP溶液中，其掺杂比例为BPEA:PVP=1:5（质量分数）。然后利用静电纺丝装置（如图5所示）制备得到具有核壳结构的纳米线，其结构表征如图6所示。将所得的纳米线置于载气气体为N₂和空气(配比在范围内均可)，流速在每分钟75毫升范围内。用激光激发BPEA发光，同时取少量待测气体，在室温下由载气带到反应室中，使待测气体分子吸附在纳米表面实现富集的目的，在其表面发生反应，产生光信号。最后，两种光信号经光电倍增管放大后通过电脑自动记录。在未通入检测气体之前，光信号一直保持稳定，通入检测气体之后，光信号随气体浓度的变化呈线性变化。这种检测的灵敏度很好，能够很好的测量待测气体的浓度。

本发明具有制作成本低、传感时不受外界电磁场的干扰、稳定性好、灵敏度高、不受光源光功率波动的影响等优点。

Claims (10)

1.一种基于自由空间耦合的光波导气敏器件，其特征在于，所述器件包括带有两个小孔的上层光学玻璃片（两个小孔分别用作进气口和出气口）、气室壁、气体敏感层、下层光学玻璃片，其中，上层光学玻璃片、气室壁和下层光学玻璃片形成气室。

优选地，所述气体敏感层通过用光纤或透镜耦合光束至纳米光波导材料或纳米光波导复合材料制得；

更优选地，所述纳米光波导材料为核壳纳米线，所述纳米线以有机小分子或聚合物作为反应前驱体，在溶液条件下用不同方法如溶液滴铸法、电纺丝法、再沉淀法、溶胶-凝胶法等进行反应制备得到；所述纳米光波导复合材料为核壳纳米线，所述纳米线以有机小分子或聚合物作为反应前驱体，再掺杂对待检测物质敏感的材料（例如对过氧化氢敏感的双(2,4,5–三氯水杨酸正代酯)草酸酯（CPPO）材料），在溶液条件下用不同方法如溶液滴铸法、电纺丝法、再沉淀法、溶胶-凝胶法等进行反应制备得到。

2.一种制备权利要求1所述的光波导气敏器件的方法，其中，包括如下制备所述气体敏感层的步骤：

a.纳米光波导材料的制备：以有机小分子或聚合物作为反应前驱体，在溶液条件下用不同方法如溶液滴铸法、电纺丝法、再沉淀法、溶胶-凝胶法等进行反应制备波导材料；或者在上述的制备过程中掺杂对待检测物质敏感的材料（例如对过氧化氢敏感的双(2,4,5–三氯水杨酸正代酯)草酸酯（CPPO）材料）制备复合波导材料，该复合波导材料能够对待检测物质产生特异性响应，从而具有选择性气体传感的功能；

b.用光纤或透镜耦合光束至所得的波导材料或复合波导材料即制得所述气体敏感层。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机小分子为具有荧光发射行为、能够结晶的有机小分子，如9,10-二苯乙炔基蒽（BPEA）、9,10-二苯基蒽（DPA）、5,6,11,12-四苯基并四苯（红荧烯，Rubrene）、2,4,5-三苯基咪唑（TPI）等；所述聚合物为能够形成光滑纤维结构的聚合物，如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯醇（PVA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。

4.一种测量系统，其特征在于，所述系统包括：激光光源、权利要求1所述的光波导气敏器件、载气（如氮气或空气）和光信号探测与处理等部分。

5.如权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述激发光源部分以及光信号探测与处理部分固定于光波导气敏器件的不同侧，并保证各部分中心高度相等；优选地，所述激发光源部分包括激光器（如连续激光器）、光学小孔、第一透镜和第二透镜或者光纤等；优选地，各器件依次放置并保持等轴同高；优选地，所述光信号探测与处理部分包括光电倍增管或光电二极管阵列、数据采集器和记录器（如计算机）等。

6.如权利要求4或5所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统中选用波长为351nm的氩离子激光；优选地，为了使气体与敏感层中的材料充分接触，采用了直径为2cm，高度为0.2cm的气室，载气流入气室的速度为60mL/min；优选地，将波长为351nm的连续激光通过玻璃棱镜输入到光波导气敏器件；优选地，通过光电倍增管检出输出光并通过数据采集器输送到记录器（如计算机）记录光强度随时间的变化数据；优选地，整个过程在室温下进行。

7.一种检测挥发性有机气体的方法，是将待测气体与载气由权利要求4至6任一项所述的测量系统中的光波导气敏器件的进气口通入，所述光波导气敏器件的气体敏感层的纳米材料表面富集所述气体分子，敏感层因吸附气体使得透射率变大（吸光度减少），引起输出光强度增大；检测输出光强度的变化，完成所述待测气体的检测。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，优选地，所述检测物质为过氧化氢，所述敏感材料为双(2,4,5–三氯水杨酸正代酯)草酸酯。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述待测气体与载气的流速为75-350mL/min，优选100-200mL/min。

10.如权利要求7至9任一项所述的方法，其特征在于，所述富集时间为10秒-1分钟，优选20-50秒；优选地，所述载气为N₂或空气或二者以任何比例混合的混合气。