1.一种荧光比率传感器,其特征在于,该传感器是由两种不同粒径的双发射荧光源的单分散颗粒通过自组装的方法周期排列而成,所述双发射荧光源的单分散颗粒是由包裹量子点或染料的单分散荧光颗粒表面通过化学共价键连接探针分子卟啉构成,所述双发射荧光源的单分散颗粒周期阵列构成了两种不同光子带隙的三明治光子晶体结构,其中一个光子带隙与所述量子点/染料和探针分子卟啉的吸收光谱相匹配,另一个光子带隙与所述探针分子卟啉的发射光谱相匹配,所述三明治光子晶体结构是由粒径较大的双发射荧光源的单分散颗粒构成三明治光子晶体结构的上层和下层,粒径较小的双发射荧光源的单分散颗粒构成三明治光子晶体结构的中间层。
2.根据权利要求1所述的荧光比率传感器,其特征是:所述荧光探针卟啉分子是5,10,
15,20‑四苯基卟啉及其衍生物,如5‑(4‑氨基苯基)‑10, 15, 20‑三苯基卟啉、5‑(4‑羧基苯基)‑10, 15, 20‑三苯基卟啉、5‑(4‑羟基苯基)‑10, 15, 20‑三苯基卟啉、5, 10, 15, 20‑四(N‑甲基‑4‑吡啶基)卟啉、5,10,15,20‑四(4‑磺酸基苯基)卟啉、5,10,15,20‑四(4‑三甲氨基苯基)卟啉、5,10,15,20‑四(4‑羧基苯基)卟啉、5,10,15,20‑四(4‑羟基苯基)卟啉等。
3.根据权利要求1所述的荧光比率传感器,其特征是:所述单分散颗粒为包覆量子点或染料的无机氧化物颗粒或聚合物颗粒,所述无机氧化物颗粒为单分散二氧化硅颗粒或单分散二氧化钛颗粒,所述聚合物颗粒是单分散三嵌段聚合物颗粒、单分散聚苯乙烯颗粒、单分散聚甲基丙烯酸甲酯颗粒或聚丙烯酰胺颗粒;所述量子点为碳量子点或半导体量子点,半导体量子点由半导体材料(通常由ⅡB‑ⅥA或ⅢA‑ⅤA元素组成)制成的,粒径在2‑20nm的纳米粒子,优选粒径在2‑6nm的纳米粒子,如CdS、CdTe、CdSe、InAs、InP、CuInS、CdSe/ZnS、CdTe/ZnS、CdSSe/ZnS、InP/ZnS、CuInS/ZnS中的一种。
4.根据权利要求1所述的荧光比率传感器,其特征是:所述三明治光子晶体结构的厚度为2μm~6μm左右,优选于2~4μm;所述包裹量子点或染料的单分散荧光颗粒表面需要经过化学改性,通过改性后其表面带有氨基硅烷、环氧硅烷、氨基、羟基、羧基、氯甲基、酰氯或磺酸基等基团,可与荧光探针分子卟啉通过化学键修饰得到所述双发射荧光源的单分散颗粒;所述双发射荧光源的单分散颗粒的粒径为100‑400 nm,优选于200 nm~350 nm;所述双发射荧光源的单分散颗粒的单分散度在5%以下,优选于在3%以下。
5.根据权利要求1所述的荧光比率传感器,其特征是:所述荧光探针卟啉分子的质量与所述的单分散荧光颗粒的质量之比为1:100~1:10,优选于1:20~1:50。
6.一种荧光比率传感器的制备方法,其特征是,所述的制备方法包括以下步骤:(a)预先准备两种不同粒径、且粒径均一的单分散荧光颗粒;
(b)将步骤(a)得到的单分散荧光颗粒表面用氨基硅烷、环氧硅烷、氨基、羟基、羧基、氯甲基、酰氯或磺酸基等基团进行修饰,得到改性后的单分散荧光颗粒;改性后的单分散荧光颗粒与荧光探针卟啉分子通过共价键反应得到双发射荧光源的单分散颗粒,经离心分离、洗涤、干燥后,得到两种不同粒径的双发射荧光源的单分散颗粒粉末;
(c)步骤(b)得到的双发射荧光源的单分散颗粒粉末按一定浓度分别分散到乙醇或水中得到一定浓度的双发射荧光源的单分散颗粒溶液;
(d)将步骤(c)得到的粒径较大的一定浓度的双发射荧光源的单分散颗粒溶液采用自组装的方法在基材上组装成单带隙光子晶体薄膜,然后再将另一粒径较小的含一定浓度的双发射荧光源的单分散颗粒溶液采用自组装的方法对上述已组装过单带隙光子晶体薄膜的基材进行组装,在基材上可得到双带隙光子晶体薄膜,最后再将粒径较大的一定浓度的双发射荧光源的单分散颗粒溶液采用自组装的方法对上述已组装过双带隙光子晶体薄膜的基材进行组装,在基材上可得到大面积的双带隙三明治光子晶体结构的荧光比率传感器。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征是:所述荧光探针分子卟啉的吸收波长要与所述荧光比率传感器中一个光子带隙相匹配,吸收波长为380‑450 nm;所述荧光探针卟啉分子的发射波长要与所述荧光比率传感器中另外一个光子带隙相匹配,发射波长为600‑
700 nm。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征是:所述荧光探针卟啉分子是5,10,15,20‑四苯基卟啉及其衍生物,如5‑(4‑氨基苯基)‑10, 15, 20‑三苯基卟啉、5‑(4‑羧基苯基)‑
10, 15, 20‑三苯基卟啉、5‑(4‑羟基苯基)‑10, 15, 20‑三苯基卟啉、5, 10, 15, 20‑四(N‑甲基‑4‑吡啶基)卟啉、5,10,15,20‑四(4‑磺酸基苯基)卟啉、5,10,15,20‑四(4‑三甲氨基苯基)卟啉、5,10,15,20‑四(4‑羧基苯基)卟啉、5,10,15,20‑四(4‑羟基苯基)卟啉等;所述三明治光子晶体结构的厚度为2~4μm;所述双发射荧光源的单分散颗粒具有核壳结构,核内含有量子点或染料,外层通过共价键接荧光探针分子卟啉;所述单分散颗粒为无机氧化物颗粒或聚合物颗粒,所述无机氧化物颗粒为单分散二氧化硅颗粒或单分散二氧化钛颗粒,所述聚合物颗粒是单分散三嵌段聚合物颗粒、单分散聚苯乙烯颗粒、单分散聚甲基丙烯酸甲酯颗粒或聚丙烯酰胺颗粒;所述荧光探针卟啉分子的质量与所述单分散荧光颗粒的质量之比为1:20~1:50;所述双发射荧光源的单分散颗粒的粒径为200 nm~350 nm;所述双发射荧光源的单分散颗粒的单分散度在5%以下,优选于在3%以下;所述自组装的方法选自喷墨打印法、喷涂法、竖直沉积法或旋涂法中的一种。
9.权利要求1所述一种荧光比率传感器在金属离子检测中的应用,其特征在于:所述金属离子为汞离子。