用于痕量爆炸物检测的荧光探针研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jamesfair
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公共安全关乎社会的每一位成员,对爆炸物的灵敏、快速和现场实时检测是防止恐怖爆炸事件发生的重要手段。荧光传感技术由于具有灵敏度高、选择性好、快速响应、简便易行等优势成为生化传感领域的研究热点。  本论文系统地阐述了荧光传感技术的研究背景,国内外现状、趋势及应用领域,针对目前检测较为困难的硝酸酯和过氧化物两类爆炸物的荧光传感检测,从荧光探针的设计、合成、表征到传感性能测试,开展了系统、深入的研究,做出了原创性的研究成果,具体体现在以下两个方面:  1.针对硝酸酯类爆炸物,设计了多芘代芴二倍体荧光传感材料,实现了对硝酸酯类爆炸物的高灵敏和快速检测。研究表明,该二倍体在薄膜聚集态下能够自组装为不定形纳米球颗粒从而提高比表面积,同时具有高的摩尔吸光系数、大的空间位阻、高的荧光量子效率、良好的光稳定性以及合适的能级等特性。室温下与硝酸甘油NG饱和蒸气作用,该二倍体薄膜材料的荧光强度50 s内淬灭幅度可达90%。进一步将其制备成低成本的检测试纸,对硝酸甘油NG的检测限达到了飞克量级(0.5 fg/cm2)。研究成果发表在了ACS Applied Materials&Interfaces(IF=5.9)上。  2.针对过氧化物类爆炸物,设计并合成了硼酯端基的芘-芴交替共聚骨架的超支化聚合物荧光传感材料,实现了对过氧化物的高灵敏和快速检测。研究表明,超支化聚合物探针具有大的空间位阻、高的荧光量子效率、高的HOMO能级以及超支化结构更多的内部空腔和外部硼酸酯基团,从而具有还原能力强、气体通透性好和反应位点多等特点。室温下300 s内,该超支化聚合物膜对30%的H2O2水溶液饱和蒸气,荧光淬灭幅度达到40%。进一步将该超支化聚合物与ZnO纳米柱阵列相结合,由于ZnO纳米线的光氧化催化作用以及聚合物的放大荧光效应,超支化聚合物膜/ZnO纳米线复合结构对H2O2荧光淬灭幅度提高到60%,对TATP饱和蒸气的荧光淬灭幅度达到30%,对H2O2的检测限达到1.6 ppb。这部分研究成果发表在RSC Advances(IF=3.708)上。  本论文针对硝酸酯类和过氧化物类爆炸物,设计合成的荧光传感材料呈现出超高的敏感性、优良的选择性和快速响应性,基本达到研制实用化器件的要求。
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