CN112730339A - 基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器及其制法 - Google Patents

基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器及其制法 Download PDF

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Abstract

一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器及其制法，属于传感器技术领域。基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器包括基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元、光源和光谱仪；基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元，包括单模光纤纤芯，和其两端分别连接的多模光纤，在单模光纤纤芯外分别设置有匹配层、金属层和Ti3C2层。其中匹配层，通过提拉镀膜方式镀在单模光纤纤芯外层，金属膜通过磁控溅射法镀在匹配层外，Ti3C2层通过静电吸附法涂覆在金属层外。该方法通过激发长程表面等离子效应，利用Ti3C2良好的光学特性，使光纤传感器灵敏度大幅提高，极大地增加了生物传感的适用范围。

Description

基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器及其制法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及LRSPR传感器，尤其涉及基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器。
背景技术
表面等离激元共振(SPR)，是一种特殊的物理现象，发生在金属和被测物质的表面，当某一特定波长的入射光照射到金属薄膜时，光波就会与金属表面产生的等离子体波发生共振，产生SPR效应，并形成共振波谷。表面等离激元共振对附着在金属表面的被测物质折射率变化十分敏感，因此，通过测量SPR共振波谷的变化，可以检测到电介质微小的折射率变化，从而能够广泛应用于生物和化学传感器领域。
尽管SPR传感器已被广泛研究和应用，但更高的灵敏度一直是研究者们追求的目标，而长程表面等离激元共振(LRSPR)是提高传感器灵敏度的有效方法之一。长程表面等离激元共振，是一种在SPR基础上，通过基底(光纤或棱镜)与金属层之间增加一层低折射率介质作为匹配层来激发的电磁场模式。由于LRSPR传感器中表面等离极化激元的损耗较低、传播距离较长和穿透深度较深，这使得LRSPR传感器相比于常规SPR传感器灵敏度、共振谷半峰全宽和折射率分辨力等性能指标更加优异。因此，LRSPR传感器更适合生物大分子甚至细胞结构的检测。而传统的LRSPR传感器由于其灵敏度较低，限制了其检测生物大分子等水平的发展，本发明提出了一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器，有效地解决了传统LRSPR传感器灵敏度低的问题。
发明内容
为了解决现有LRSPR传感器灵敏度低的问题，本发明提出了一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元，包括单模光纤纤芯和多模光纤，多模光纤分为第一多模光纤和第二多模光纤，第一多模光纤的一端和单模光纤纤芯的一端连接，单模光纤纤芯的另一端和第二多模光纤的一端连接，在单模光纤纤芯表面，由内至外依次设置的匹配层、金属层和Ti3C2层。
所述的单模光纤纤芯，其纤芯折射率为1.4660，纤芯直径为8μm～10μm，长度为1-2cm。
所述的匹配层为铽(Ⅲ)的含氟配合物，厚度为100nm-150nm，折射率为1.36。
所述的铽(Ⅲ)的含氟配合物的化学结构式为：
Figure BDA0002857714180000021
所述的金属层为厚度为40nm-50nm的金膜或银膜。
所述的Ti3C2层为厚度为4nm-8nm的Ti3C2膜。
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：
将单模光纤，去除包层，得到单模光纤纤芯；将单模光纤纤芯的两端分别熔接第一多模光纤和第二多模光纤；
步骤2：
采用提拉镀膜方式，将铽(Ⅲ)的含氟配合物镀在单模光纤纤芯的外周，得到设置有匹配层的单模光纤纤芯；
步骤3：
在设置有匹配层的单模光纤纤芯外层，通过磁控溅射方式，将金属膜镀在匹配层的外周，得到LRSPR；
步骤4：
采用静电吸附方式，将Ti3C2涂覆在LRSPR的外周，得到基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元。
所述的步骤2中，提拉镀膜的工艺过程为：
(1)配置铽(Ⅲ)的含氟配合物
将醋酸铽溶于水中，0～-5℃搅拌溶解，得到质量浓度为0.05～0.06g/mL的醋酸铽水溶液；向醋酸铽水溶液中，滴加六氟乙酰丙酮，滴加量为，按摩尔比：六氟乙酰丙酮：醋酸铽水溶液＝(3～3.8):1，搅拌反应3～4h，得到白色沉淀，将白色沉淀用水清洗后，得到白绿色针状晶体；将白绿色针状晶体溶于无水乙醇中，得到匹配层溶液，匹配层溶液的质量浓度为0.2～0.3mg/mL；
(2)镀膜
将单模光纤纤芯浸入匹配层溶液中，15-20min后，取出晾干，即单模光纤纤芯表面形成铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层。
所述的步骤3中，磁控溅射的工艺参数为：用固定夹将已镀过匹配层的光纤放入真空腔中，固定并使光纤位于靶材正下方；关闭真空腔，抽真空至5×10-4Pa，此时充入氩气，流量为13～14sccm，调节真空腔的闸板阀，使真空腔内的氩气压强稳定在0.6Pa；打开衬底旋转，调节直流源电压为297～300V，电流为7～8mA，采用金属膜为溅射原料，溅射3min20s～3min40s后，将光纤翻转，在光纤的另一侧溅射相同时间。
所述的步骤4中，静电吸附的工艺为：
(1)将冰乙酸溶于水中，得到体积浓度为4～8％的冰乙酸溶液；
向冰乙酸溶液中加入壳聚糖，在50-70℃搅拌至充分分散，得到冰乙酸-壳聚糖混合液；其中，按体积比，冰乙酸：壳聚糖＝1:(120～130)；
将二维Ti3C2加入冰乙酸-壳聚糖混合液中，超声分散均匀，得到溶液A；其中，二维Ti3C2的加入量为0.015～0.020mg/mL；
(2)将PSS固体加入pH＝2～2.2的盐酸溶液中，得到溶液B；溶液B中，PSS的质量浓度为2-2.5mg/mL；
(3)将LRSPR浸入溶液B中，浸泡20～30min，取出，再浸入溶液A中，浸泡20～40min，使得Ti3C2涂覆在LRSPR表面，得到基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元。
在步骤4的(1)中，搅拌至充分分散的时间为30～60min。
在步骤4的(1)中，超声分散均匀的超声频率为20-25kHz，超声时间为1～1.2h。
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器，包括上述基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元、光源和光谱仪；
光源设置在基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的入射端，基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的另一端和光谱仪连接。
所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元中，单模光纤纤芯作为检测通道。
所述的光源波长范围为220～1050nm。
所述的光谱仪波长范围为350nm～1000nm。
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器的检测方法为：将基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元设置在生物检测环境中，打开光源，进行检测，通过光谱仪输出数据，计算生物检测的浓度，其检测灵敏度为3000～3600RIU/nm。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器，通过在纤芯外依次镀上铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层、金膜和Ti3C2薄膜，具有体积小、成本低等优点，本发明通过激发长程表面等离子效应，因为Ti3C2具有良好的光学特性，利用Ti3C2修饰使有效地提高了传感器的灵敏度，增加了生物传感的适用范围，适于在生物传感领域推广。
本发明采用的在光纤涂覆Ti3C2膜，其作为二维纳米材料具有良好的电子转移速率、二维材料增加了催化表面积、亲水性以及良好的光学性能，将其应用于光纤传感器上可以提高光纤传感器的灵敏度。
附图说明
将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元结构示意图；
图2是本发明实施例1中的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器结构示意图；
图3(a)是本发明实施例1中的传感器在不同折射率溶液中的透射光谱图，图3(b)是本发明实施例1中的传感器线性拟合图；
图4是待测物折射率和浓度的对应关系图；
图中：101、第一多模光纤，102、第二多模光纤，2、铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层，3、金层，4、Ti3C2层，5、单模光纤纤芯，A、光源，B1、入光光路，B2、出光光路，C、出液口，D、进液口，E、基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元，F、支架，G、玻璃管，H、光谱仪。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下实施例中，采用的PSS的平均重均分子量Mw≈70000，CAS：25704-18-1。
实施例1
本实施例中，制备一种用于检测溶液折射率的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器，并用此传感器去检测不同折射率的溶液。
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器，其结构示意图如图2所示，包括基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元E、光源A、光谱仪H；
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元，包括单模光纤纤芯5和多模光纤，多模光纤分为第一多模光纤101和第二多模光纤102，第一多模光纤101的一端和单模光纤纤芯5的一端连接，单模光纤纤芯5的另一端和第二多模光纤102的一端连接，和在单模光纤纤芯5外周，由内至外依次设置的铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层2、金层3和Ti3C2层4。
光源A通过入光光路B1和基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元入射端的第一多模光纤101连接，基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元另一端的第二多模光纤102，经由出光光路B2和光谱仪H连接。
所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元中，单模光纤纤芯作为检测通道。
所述的光源波长范围为220～1050nm。
所述的光谱仪波长范围为350nm～1000nm。
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先取两条长20cm的多模光纤，分别作为第一多模光纤101和第二多模光纤102，分别去掉第一多模光纤101和第二多模光纤102其中一端2-3cm的涂层，再取一段长度为1cm的单模光纤，去除包层，得到单模光纤纤芯，其折射率为1.4660，纤芯直径为9μm。然后将两个多模光纤中去除涂层的一端分别与单模光纤纤芯熔接。
步骤2：利用提拉镀膜方式，在单模光纤纤芯表面镀一层120nm的铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层。具体的提拉镀膜方式为：
取1.18g醋酸铽于烧杯中，加入蒸馏水至20mL，在0℃条件下冰浴搅拌至完全溶解；将1.50mL六氟乙酰丙酮逐滴滴入上述溶液，滴入速率为0.1mL/s，搅拌3h，直至产生白绿色沉淀；将沉淀用去离子水清洗后得到产物，白绿色针状晶体溶于无水乙醇即完成匹配层溶液的制备，匹配层溶液的质量浓度为0.3mg/mL。
再将单模光纤纤芯浸入匹配层溶液中，18min后取出晾干，即光纤表面形成铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层，其厚度为120nm，折射率为1.36。
步骤3：
用磁控溅射法在匹配层表面涂上一层40nm厚的金膜。磁控溅射的工艺参数为：用固定夹将已镀过匹配层的光纤放入真空腔中，固定并使光纤位于靶材正下方；关闭真空腔，抽真空至5×10-4Pa，此时充入氩气，流量为13.3sccm，调节真空腔的闸板阀，使真空腔内的氩气压强稳定在0.6Pa；打开衬底旋转，调节直流源电压为297V，电流为8mA，采用金属膜为溅射原料，溅射3.33min后，将光纤翻转，在光纤的另一侧溅射3.33min，得到LRSPR，金膜厚度为40nm。
步骤4：
利用静电吸附方式在金膜外涂覆Ti3C2薄膜。具体采用以下方法：
(1)取2mL冰乙酸液体于烧杯中，加入蒸馏水至50mL，再加入250mL壳聚糖，在60℃条件下搅拌30min至溶液完全分散，得到冰乙酸-壳聚糖混合液；再将5mgTi3C2加入至冰乙酸-壳聚糖混合液中，利用超声波分散仪在20kHz处理1h，使得Ti3C2完全分散在溶液中，得到溶液A。
(2)将PSS固体加入到pH＝2的盐酸中配成溶液B，使得溶液B中PSS的质量浓度为2mg/mL；
(3)将光纤置于溶液B中浸泡30min，取出，再浸入溶液A中，使得Ti3C2涂覆在LRSPR光纤表面，其厚度为6nm。如附图1。
将基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元置于设置有进液口D和出液口C的玻璃管G中，玻璃管G采用支架支撑，其结构示意图见图2，将不同浓度的检测溶液(本实施例为酒精)通过进液口D通入玻璃管G中，开启光源A进行检测，通过光谱仪H收集透射光谱图，灵敏度计算公式为共振波长移动量与检测溶液折射率变化量的比值，并将共振波长与折射率拟合为一条直线，如附图3(b)。已知检测溶液共振波长，检测溶液的折射率可根据拟合直线求得，检测溶液的折射率，在通过折射率和浓度的对应关系，y＝450.2*x-601(x为折射率，y为待测物浓度)，如图4，得到检测溶液的浓度。
向玻璃管G中加入不同折射率的溶液，将该传感器放入不同折射率的溶液中，得到如附图3(a)所示的透射光谱图。随着溶液折射率的增加，共振波长向右偏移，由图3(b)知，根据折射率和共振波长的拟合曲线可得对应直线的斜率，进而可以进一步求出该传感器的灵敏度为3396.2RIU/nm。从实验结果得知，Ti3C2可以提高传感器的检测灵敏度，增加了生物传感的适用范围。
由此可以看出本发明是一种具有高灵敏度的LRSPR光纤传感器，将Ti3C2修饰于金膜表面，利用Ti3C2的良好光学性质提高了LRSPR光纤传感器的检测灵敏度。
实施例2
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器，同实施例1。
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先取两条长20cm的多模光纤，分别作为第一多模光纤101和第二多模光纤102，分别去掉第一多模光纤101和第二多模光纤102其中一端2-3cm的涂层，再取一段长度为2cm的单模光纤，去除包层，得到单模光纤纤芯，其折射率为1.4660，纤芯直径为8μm。然后将两个多模光纤中去除涂层的一端分别与单模光纤纤芯熔接。
步骤2：利用提拉镀膜方式，在单模光纤纤芯表面镀一层150nm的铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层。具体的提拉镀膜方式为：
取1.18g醋酸铽于烧杯中，加入蒸馏水至20mL，在-5℃条件下冰浴搅拌至完全溶解；将1.50mL六氟乙酰丙酮逐滴滴入上述溶液，滴入速率为0.1mL/s，搅拌4h，直至产生白绿色沉淀；将沉淀用去离子水清洗后得到产物，白绿色针状晶体溶于无水乙醇即完成匹配层溶液的制备，匹配层溶液的质量浓度为0.3mg/mL。
再将光纤浸入匹配层溶液中，20min后取出晾干，即光纤表面形成铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层，其厚度为150nm，折射率为1.36。
步骤3：
用磁控溅射法在匹配层表面涂上一层60nm厚的金膜。磁控溅射的工艺参数为：用固定夹将已镀过匹配层的光纤放入真空腔中，固定并使光纤位于靶材正下方；关闭真空腔，抽真空至5×10-4Pa，此时充入氩气，流量为13.3sccm，调节真空腔的闸板阀，使真空腔内的氩气压强稳定在0.6Pa；打开衬底旋转，调节直流源电压为300V，电流为8mA，采用金属膜为溅射原料，溅射3min40s后，将光纤翻转，在光纤的另一侧溅射3min40s，得到LRSPR，金膜厚度为50nm。
步骤4：
利用静电吸附方式在金膜外涂覆Ti3C2薄膜。具体采用以下方法：
(1)取2mL冰乙酸液体于烧杯中，加入蒸馏水至25mL，再加入245mL壳聚糖，在60℃条件下搅拌30min至溶液完全分散，得到冰乙酸-壳聚糖混合液；再将5mgTi3C2加入至冰乙酸-壳聚糖混合液中，利用超声波分散仪在25kHz处理1h，使得Ti3C2完全分散在溶液中，得到溶液A。
(2)将PSS固体加入到pH＝2.2的盐酸中配成溶液B，使得溶液B中PSS的质量浓度为2.5mg/mL；
(3)将光纤置于溶液B中浸泡20min，取出，再浸入溶液A中，使得Ti3C2涂覆在LRSPR光纤表面，其厚度为4nm。
实施例3
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器，同实施例1，不同之处在于，各层厚度不同，金属层为银膜。
一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先取两条长20cm的多模光纤，分别作为第一多模光纤101和第二多模光纤102，分别去掉第一多模光纤101和第二多模光纤102其中一端2-3cm的涂层，再取一段长度为2cm的单模光纤，去除包层，得到单模光纤纤芯，其折射率为1.4660，纤芯直径为10μm。然后将两个多模光纤中去除涂层的一端分别与单模光纤纤芯熔接。
步骤2：利用提拉镀膜方式，在单模光纤纤芯表面镀一层100nm的铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层。具体的提拉镀膜方式为：
取1g醋酸铽于烧杯中，加入蒸馏水至20mL，在-5℃条件下冰浴搅拌至完全溶解；将1.50mL六氟乙酰丙酮逐滴滴入上述溶液，滴入速率为0.1mL/s，搅拌4h，直至产生白绿色沉淀；将沉淀用去离子水清洗后得到产物，白绿色针状晶体溶于无水乙醇即完成匹配层溶液的制备，匹配层溶液的质量浓度为0.2mg/mL。
再将光纤浸入匹配层溶液中，15min后取出晾干，即光纤表面形成铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层，其厚度为100nm，折射率为1.36。
步骤3：
用磁控溅射法在匹配层表面涂上一层60nm厚的银膜。磁控溅射的工艺参数为：用固定夹将已镀过匹配层的光纤放入真空腔中，固定并使光纤位于靶材正下方；关闭真空腔，抽真空至5×10-4Pa，此时充入氩气，流量为13.3sccm，调节真空腔的闸板阀，使真空腔内的氩气压强稳定在0.6Pa；打开衬底旋转，调节直流源电压为297V，电流为7mA，采用金属膜为溅射原料，溅射3min30s后，将光纤翻转，在光纤的另一侧溅射3min30s，得到LRSPR，银膜厚度为45nm。
步骤4：
利用静电吸附方式在银膜外涂覆Ti3C2薄膜。具体采用以下方法：
(1)取2mL冰乙酸液体于烧杯中，加入蒸馏水至40mL，再加入240mL壳聚糖，在50℃条件下搅拌30min至溶液完全分散，得到冰乙酸-壳聚糖混合液；再将5mgTi3C2加入至冰乙酸-壳聚糖混合液中，利用超声波分散仪在20kHz处理1.2h，使得Ti3C2完全分散在溶液中，得到溶液A。
(2)将PSS固体加入到pH＝2.2的盐酸中配成溶液B，使得溶液B中PSS的质量浓度为2mg/mL；
(3)将光纤置于溶液B中浸泡30min，取出，再浸入溶液A中，使得Ti3C2涂覆在LRSPR光纤表面，其厚度为8nm。
对比例1
一种LRSPR光纤，其和实施例1相比，无Ti3C2层，其检测灵敏度为2370RIU/nm。说明Ti3C2层，能够显著增加光纤传感器的灵敏度。
对比例2
一种LRSPR光纤，其和实施例1相比，Ti3C2层的厚度为10nm，其检测灵敏度为2464RIU/nm。说明Ti3C2层的厚度影响光纤传感器的灵敏度。

Claims (10)

1.一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元，其特征在于，该基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元包括单模光纤纤芯和多模光纤，多模光纤分为第一多模光纤和第二多模光纤，第一多模光纤的一端和单模光纤纤芯的一端连接，单模光纤纤芯的另一端和第二多模光纤的一端连接，在单模光纤纤芯表面，由内至外依次设置的匹配层、金属层和Ti3C2层。
2.根据权利要求1所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元，其特征在于，所述的单模光纤纤芯，其纤芯折射率为1.4660，纤芯直径为8μm～10μm，长度为1-2cm。
3.根据权利要求1所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元，其特征在于，所述的匹配层为铽(Ⅲ)的含氟配合物，厚度为100nm-150nm，折射率为1.36。
4.根据权利要求1所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元，其特征在于，所述的金属层为厚度为40nm-50nm的金膜或银膜。
5.根据权利要求1所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元，其特征在于，所述的Ti3C2层为厚度为4nm-8nm的Ti3C2膜。
6.权利要求1～5任意一项所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：
将单模光纤，去除包层，得到单模光纤纤芯；将单模光纤纤芯的两端分别熔接第一多模光纤和第二多模光纤；
步骤2：
采用提拉镀膜方式，将铽(Ⅲ)的含氟配合物镀在单模光纤纤芯的外周，得到设置有匹配层的单模光纤纤芯；
步骤3：
在设置有匹配层的单模光纤纤芯外层，通过磁控溅射方式，将金属膜镀在匹配层的外周，得到LRSPR；
步骤4：
采用静电吸附方式，将Ti3C2涂覆在LRSPR的外周，得到基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元。
7.根据权利要求6所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，提拉镀膜的工艺过程为：
(1)配置铽(Ⅲ)的含氟配合物
将醋酸铽溶于水中，0～-5℃搅拌溶解，得到质量浓度为0.05～0.06g/mL的醋酸铽水溶液；向醋酸铽水溶液中，滴加六氟乙酰丙酮，滴加量为，按摩尔比：六氟乙酰丙酮：醋酸铽水溶液＝(3～3.8):1，搅拌反应3～4h，得到白色沉淀，将白色沉淀用水清洗后，得到白绿色针状晶体；将白绿色针状晶体溶于无水乙醇中，得到匹配层溶液，匹配层溶液的质量浓度为0.2～0.3mg/mL；
(2)镀膜
将单模光纤纤芯浸入匹配层溶液中，15-20min后，取出晾干，即单模光纤纤芯表面形成铽(Ⅲ)的含氟配合物匹配层。
8.根据权利要求6所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，磁控溅射的工艺参数为：用固定夹将已镀过匹配层的光纤放入真空腔中，固定并使光纤位于靶材正下方；关闭真空腔，抽真空至5×10-4Pa，此时充入氩气，流量为13～14sccm，调节真空腔的闸板阀，使真空腔内的氩气压强稳定在0.6Pa；打开衬底旋转，调节直流源电压为297～300V，电流为7～8mA，采用金属膜为溅射原料，溅射3min20s～3min40s后，将光纤翻转，在光纤的另一侧溅射相同时间。
9.根据权利要求6所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，静电吸附的工艺为：
(1)将冰乙酸溶于水中，得到体积浓度为4～8％的冰乙酸溶液；
向冰乙酸溶液中加入壳聚糖，在50-70℃搅拌至充分分散，得到冰乙酸-壳聚糖混合液；其中，按体积比，冰乙酸：壳聚糖＝1:(120～130)；
将二维Ti3C2加入冰乙酸-壳聚糖混合液中，超声分散均匀，得到溶液A；其中，二维Ti3C2的加入量为0.015～0.020mg/mL；
(2)将PSS固体加入pH＝2～2.2的盐酸溶液中，得到溶液B；溶液B中，PSS的质量浓度为2-2.5mg/mL；
(3)将LRSPR浸入溶液B中，浸泡20～30min，取出，再浸入溶液A中，浸泡20～40min，使得Ti3C2涂覆在LRSPR表面，得到基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元。
10.一种基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器，其特征在于，包括权利要求1～5任意一项所述的基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元、光源和光谱仪；
光源设置在基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的入射端，基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感单元的另一端和光谱仪连接；基于Ti3C2的高灵敏度LRSPR光纤传感器的检测灵敏度为3000～3600RIU/nm。
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