荧光传感材料在爆炸物和毒品检测中的研究进展

近年来,恐怖爆炸和毒品犯罪活动愈演愈烈,严重威胁公共安全和社会稳定,给反恐和禁毒工作带来严峻挑战。基于荧光传感技术的探测仪器因灵敏度高、响应速度快、便携性强、操作简单等优点成为痕量爆炸物和毒品检测领域的研究热点,而荧光传感材料则是仪器研究的重点。本文概述了荧光传感材料在爆炸物和毒品检测中的研究进展,并展望了未来研究方向及应用前景。

基于BaMgSiO_(4)氧空位缺陷发光的可视化荧光温度传感材料

温度是表征物理化学性质的最基本参数之一,精确的温度测量对于现代科学技术发展起着至关重要的作用。传统基于稀土离子热耦合能级对(TCLs)能量传递的荧光温度传感器因TCLs之间能量差的限制存在测温灵敏度低及信号区分困难等问题。为寻求更优的解决方案,本研究探索了氧空位缺陷发光在荧光温度传感器领域的应用前景。本文通过高温固相法合成了BaMgSiO_(4)陶瓷,由于在高温烧结过程中有少量Ba^(2+)和Mg^(2+)蒸发,陶瓷中会产生氧空位以保持材料电中性。这些氧空位所形成的缺陷能级在332 nm紫外光激发下,发射出372,400,527 nm三种波长的发射光。这三种发射光强度对温度有着不同的敏感性,使得其能够良好应用于荧光温度传感领域。其中,I372和I527组成的温度传感系统相对测温灵敏度在298 K时为2.90%·K^(-1),高于传统TCLs荧光温度传感器的测温灵敏度,突破了TCLs温度传感器的灵敏度天花板。另外,由于372 nm和527 nm波长相差较大,使得BaMgSiO_(4)陶瓷有着室温下绿光发射到458 K高温下蓝光发射的显著变化,实现了温度监控可视化。因此,BaMgSiO_(4)陶瓷因其独特的氧空位缺陷发光特性,为开发荧光温度传感器提供了一种高精度和可视化的新选择,为荧光温度探测技术提供了一条新思路。

亚胺型共价有机框架材料制备及荧光增强检测Al^(3+)研究

以2,5二甲氧基对苯二甲醛和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪为原料,通过溶剂热法制备出亚胺类共价有机框架材料DmaTAPT。采用X-射线粉末衍射、C13固体核磁等方法对其结构进行表征,考察其在荧光检测Al^(3+)中的应用并对检测机制进行研究。结果表明,基于光生电子转移荧光增强机制,对Al^(3+)检测限为1.82×10^(-5)mol/L,可以作为荧光传感器实现对Al^(3+)的高效检测。

硅量子点的控制合成、表征及对Cu^(2+)的高灵敏传感

通过一步无溶剂法合成了具有较好发光稳定性和水溶性的硅量子点(Silicon quantum dots,Si-QDs),并利用透射电镜(TEM)、红外吸收光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和荧光光谱等手段对其进行了表征。试验发现,Si-QDs在378 nm的激发光照射下,可产生峰值位于468 nm的宽带发光;在水溶液中,添加适量Cu^(2+)可对Si-QDs的发光产生静态猝灭。利用荧光信号猝灭程度与Cu^(2+)浓度之间稳定的相关性可实现对Cu^(2+)的定量检测。优化条件下,Si-QDs荧光强度变化与Cu^(2+)浓度在16.7~1670 nmol·L^(-1)范围内呈稳定的线性相关性,(F_(0)-F)/F_(0)=0.18808lnC(Cu^(2+))-0.41377(R^(2)=0.998),检出限低至4.7 nmol·L^(-1)(S/N=3)。对多种实际水样品做了加标回收率试验,回收率介于89.47%~106.75%之间。本研究制备的Si-QDs用于水中Cu^(2+)快速、高灵敏检测具有良好重复性和稳定性。

二维Zn(Ⅱ)配位聚合物的制备及其对马兜铃酸A的荧光检测

通过两性离子有机连接子4-羧基-1-(3-羧基苄基)吡啶-1-鎓氯化物,与含N桥连配体1,2-二(吡啶-4-基)乙烯、氢氧化钠一起在溶剂热条件下与Zn^(2+)自组装,构建了一例结构新颖具有二重穿插结构的二维配位聚合物1。采用X-射线单晶衍射、粉末衍射、热重分析、固体荧光等方法对配合物1的结构进行了表征,并考察了其在荧光传感材料领域的应用潜力。实验结果表明,配合物1可荧光猝灭选择性检测马兜铃酸A,且在5.0~35.0μmol/L的低浓度范围,荧光猝灭率与马兜铃酸A浓度呈线性关系,检测限为0.022μmol/L。其在检测马兜铃酸A时,响应时间仅需60 s,且在5次循环中能够保持结构的稳定。本研究制备的配合物1具有选择性、灵敏、高效、可回收荧光检测乙醇中马兜铃酸A的性能,可作为一种荧光传感器对低浓度的马兜铃酸A实现检测。

Research progress on fluorescence sensing properties of metal-organic frameworks

The metal-organic frameworks(MOFs)have the characteristics of high porosity and crystallinity,which also makes MOFs have the advantages of high sensitivity,high selectivity and high efficiency in the field of fluorescence sensing.It can detect the target substance efficiently and quickly,and has excellent anti-interference.Therefore,MOFs materials are also considered as ideal materials for fluorescence sensors.This paper introduces three common preparation methods of MOFs materials:hydrothermal/solvothermal method,mechanochemical method and microwave method.We focus on the application status of MOFs materials in the three fluorescence sensing fields of small molecules,metal cations and inorganic anions,as well as the shortcomings and improvement methods of MOFs materials in this application field.Finally,in view of the shortcomings of MOFs materials in the field of fluorescence sensing,such as poor stability,fluorescence quenching phenomenon susceptible to environmental interference,etc.,it is proposed that more in-depth research should be carried out in the future in terms of anti-interference and reuse of MOFs materials.

基于CdSe/ZnS量子点和黑磷的组胺分子印迹聚合物的合成及性能评价

在室温下通过一步聚合法,在反相微乳液体系中合成了一种新型的基于黑磷和量子点结合分子印迹技术的荧光传感材料(BPS-QDs@MIP),其中黒磷是一种新型的优于石墨烯的二维半导体材料。该聚合物以组胺为模板,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为功能单体,以四乙氧基硅烷(TEOS)为交联剂而合成的。通过扫描电镜和红外光谱表征表明,本实验成功地合成了新型的荧光分子印迹聚合物,结构均一,球形分布。与荧光非印迹聚合物相比,显示出了较高的模板选择性和特异性吸附性。在最佳浓度条件下,荧光分子印迹传感材料随着组胺浓度的增加,荧光强度呈现线性增强,组胺的线性范围为0.10~20 mg/L,相关系数为0.99,方法的检出限为0.019 mg/L。当组胺浓度为10 mg/L时,重复3次,方法的RSD为2.0%。