薄膜基荧光气体传感器中的涂层化学

近年来,高性能薄膜基气体传感器的研制备受关注,所涉及的涂层化学已经成为物理化学学科发展的一个热点。传感因分析物与敏感层(涂层)物质相互作用引起薄膜特定静态及动态物理量变化而实现,因此,薄膜传感性能势必受到敏感层物质种类和敏感层微纳结构等因素影响。就薄膜基荧光传感而言,荧光敏感物质的结构和性质对薄膜传感性能起着至关重要的作用。同时,因毛细凝结、色谱效应、尺寸效应、分子间相互作用等因素的存在,敏感层微观结构也极大地影响着薄膜的传感性能。本文结合课题组近期研究工作,简要讨论薄膜基荧光气体传感器研究中的涂层化学基本问题,以及相关薄膜基荧光传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测等方面的应用探索。最后,文章展望了薄膜基荧光气体传感器的发展前景和所面临的主要挑战。

四聚噻吩的单层组装及其对气相甲醛的传感性能

以荧光活性2,2′∶5,′2″∶5,″2″′-四聚噻吩(4T)为传感元素,经过化学键合将其单层组装到玻璃基质表面,得到一种荧光薄膜材料.研究发现,光照下固定化4T在空气中易被氧化,薄膜荧光因而减弱.然而,将此薄膜经紫外光照处理1 h后,薄膜荧光虽然大大减弱,但不再随着时间发生变化.气态甲醛的存在会显著敏化薄膜荧光,在原荧光发射的短波方向(464 nm)产生新的荧光发射.该处荧光强度随着气相甲醛浓度增大而增强.特别需要指出的是,常见酸、碱和溶剂对甲醛传感均不产生明显影响,而且传感过程完全可逆.据此,认为该薄膜在甲醛气相检测中有可能获得应用.

薄膜基荧光气体传感器

薄膜基荧光传感因灵敏度高、可采集信号丰富、实时检测性好和易于器件化等优点备受人们关注,特别是随着微纳米加工、集成制造和物联网技术的发展应用,薄膜基荧光传感器研究已经成为传感器研究的一个重要领域,呈现出广阔的发展前景。结合课题组工作,本文简要讨论了基于小分子化合物的薄膜基荧光气体传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测,重大疾病早期诊断等领域的应用探索。在此基础上,指出了薄膜基荧光传感器发展面临的问题,评述了薄膜基荧光传感器研究和应用的前景。

一种含芘葡萄糖衍生物的合成及其胶凝行为

合成并表征了一种荧光活性小分子胶凝剂--芘磺酰基-丙二胺-葡萄糖(PSDAPG),考察了其在36种常见溶剂中的胶凝行为.结果发现,PSDAPG可使其中16种溶剂胶凝.对癸醇,PSDAPG表现出罕见的超级胶凝能力,室温下最低胶凝浓度(MGC)达7.0×10-4g·mL-1.此外,PSDAPG还是一种既可胶凝水又可胶凝有机溶剂的双性胶凝剂.扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1H NMR)和荧光光谱研究表明,在不同溶剂中,PSDAPG具有不同的聚集结构,除了芘基之间的疏水π-π堆积作用外,氢键作用是PSDAPG自发形成三维网络结构的重要驱动力.实验研究还表明,溶液态和凝胶态的PSDAPG荧光光谱均同时呈现芘的单体荧光和激基缔合物荧光光谱特征,但两者的光谱形貌差异显著.随凝胶的形成,体系单体荧光发射增强,激基缔合物荧光发射减弱,表明形成的三维网络结构阻碍了PSDAPG中芘单元的运动性,使得以Birks途径形成激基缔合物的效率降低.

铵浸法由白云石制备高纯度碳酸钙和氧化镁

通过对煅烧后的白云石中所含的氧化钙和氧化镁,分别采用氯化铵溶液和硫酸铵溶液进行浸提,使其中的钙、镁得到较好的分离。氯化钙浸提液用碳化法在不同的晶体控制剂的作用下,制备出了不同粒径的球形和立方体形的高纯度碳酸钙。硫酸镁浸提液采用碳酸铵沉淀法制备出了高纯度高活性的氧化镁。并对反应过程中的温度、浓度、晶形控制剂的种类等影响因素进行了研究,确定了反应的最佳条件,提高了资源的利用率。

荧光湿度传感器的研究进展

在简要介绍荧光化学传感器的基础上,分别从荧光湿敏材料、薄膜的制备方法和荧光检测方法等方面对国内外荧光湿度传感器的发展进行了综述。荧光湿度传感器具有灵敏度高、选择性好、抗电磁干扰能力强、本质安全(即阻燃、防爆)及设备简单等特点,必将使其今后获得广泛的应用。

铵浸法由白云石制备高纯度碳酸钙和氧化镁

用途：目前用白云石生产氧化镁的工艺过程主要是：首先将白云石在950～1000℃培烧成氧化钙和氧化镁，水化后，用窑气炭化成碳酸钙和重镁水，重镁水热解后得到碱式碳酸镁，最后轻烧成轻质氧化镁。该工艺存在资源利用率低，能耗高，产品价值低等问题。

双光子吸收表征及相关光物理机制

双光子吸收材料在高分辨生物成像、光动力学治疗和光限幅等领域备受关注。新型双光子吸收材料创制涉及非线性光学性质表征、光物理机制解析和构效关系构建。本文探讨了双光子吸收相关的光物理跃迁机制、开孔Z-扫描与双光子激发荧光方法的区别联系以及激光光源特性对双光子吸收性能测试结果的影响,最后对该领域进行展望。

用于神经性毒剂检测的薄膜荧光传感器研究进展

神经性毒剂具有剧毒性和毁灭性效应,可对国家安全和公众健康构成严重威胁,被禁止化学武器组织(Organization for the Prohibition of Chemical Weapons,OPCW)列入附表化合物清单。开发原位实时、高效实用的神经性毒剂分析技术和便携式检测装备对于毒剂侦测和应急处置具有重要意义。神经性毒剂侦测技术的进步与传感器准确可靠感知目标分析物的能力和水平息息相关。薄膜荧光传感器(Fluorescent Film Sensor,FFS)是一种使用荧光敏感薄膜作为关键信号组件的小型分析装置,由于满足原位和实时检测的要求,其越来越受到关注,并发展成为继离子迁移谱(Ion Mobility Spectroscopy,IMS)之后的新一代超灵敏便携式分析技术。本文基于研究团队在FFS方面的研究进展,概述了薄膜荧光检测技术在神经性毒剂检测领域的研究及应用,并对该领域面临的挑战和未来发展进行了展望。

芘稠环的功能化修饰及光物理性质

芘稠环基团常作为有机共轭骨架,具有功能化修饰方式多、发光效率高和光物理性质丰富等特点,在有机固体发光、荧光传感及生物成像等领域被广泛研究。本文聚焦芘稠环共轭结构的功能化及光物理性质,阐明分子功能结构与光物理性质之间的关联,为设计制备新型含芘稠环结构单元的高性能有机光电材料提供理论指导。

铵浸法由白云石制备高纯度碳酸钙和氧化镁

将白云石在1000℃煅烧后，先用氯化铵溶液在常温下对氧化钙浸提，然后用硫酸铵溶液在加热条件下对氧化镁浸提，使钙镁得到较好的分离，由此出发分别制得了高纯度碳酸钙和氧化镁。

薄膜荧光传感器:从敏感材料到硬件结构

Film-based fluorescent sensors (FFSs) differentiate themselves from conventional sensors and disposable probes owing to their fascinating merits of small size, power saving, easy operation, as well as high sensitivity and designability. Therefore, they were recently selected by the International Union of Pure and Applied Chemistry as one of the Top Ten Emerging Technologies in Chemistry 2022 [1].