[發明專利]一種雙色納米復合物與基于該復合物的可視化檢測梯恩梯的紙質傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201310486786.8
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103525413A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 王素華;張奎
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;G01N21/64
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

技術領域

本發明涉及一種熒光化學傳感器及其制備方法，特別涉及一種針對不同物體表面痕跡量爆炸物梯恩梯（TNT）殘留的可視化分析檢測熒光紙質傳感器及其制備方法，具體地說是一種包含藍光氧化石墨烯和紅光夢摻雜納米晶的雙色比率熒光信號可視化檢測TNT的傳感器及其制備方法。

背景技術

爆炸物危害國家安全和社會穩定，特別是利用爆炸物梯恩梯（TNT）進行恐怖襲擊在全球范圍內時有發生，對平民的生命財產安全構成了極大的威脅。因此，如何檢測隱藏爆炸物已成為各國相關部門共同面對的緊迫任務。由于隱藏手段和策略多種多樣，給檢測工作帶來了諸多不便，再加上爆炸物TNT的蒸氣壓很低，極易粘附在物體表面，導致對TNT的檢測一直都是一個挑戰性難題。目前針對痕量TNT檢測的方法主要有離子遷移譜法、電化學分析法、光學分析法、化學與生物傳感方法等。但是有些方法有時并不十分有效。例如基于大型儀器的檢測方法盡管有很高的敏感性，但是需要專門培訓技術人員、檢測費用昂貴、且只能離線檢測不易進行現場檢測。

盡管傳統的分析方法能夠滿足分析中的基本要求，但是這些檢測方法總是存在儀器體積巨大笨重、操作繁瑣耗時、價格昂貴、且樣品必須是脫離檢測現場送往實驗室去分析，不能夠做到實時實地的檢測。因此，有必要尋求一種能夠快速和便捷的可以現場檢測TNT的方法。光學分析方法以其操作方便、過程簡單、穩定性好等優點，在TNT檢測方面發揮著重要作用。其中，吸收法在光譜分析方法中最為簡單，因吸收峰移動產生的顏色變化可用于爆炸物的可視化檢測。例如化學所毛蘭群研究組報道了TNT分子能夠使氨基化的金納米粒子聚集，從而發生紅色到藍色的顏色變化，其對TNT的檢測限低至pM量級（Angew.?Chem.?Int.?Ed.　2008，47：?8601~8604．），但是金納米粒子溶液自身的不穩定性大大限制了這種可視化途徑的實現。清華大學李景虹研究發展出電化學-比色復合的傳感器（J.?Am.?Chem.?Soc.　2009，131：?1390~1391．），通過將離子液體覆蓋在ITO表面，對含不同硝基的爆炸物進行選擇性富集，隨后，通過電化學方法對富集的爆炸物進行還原，再通過光學成像裝置將還原產物的顏色分解為紅、綠、藍三色（RGB），形成RGB光譜。由于不同爆炸物的還原產物呈現出特征RGB光譜，因此該方法對硝基爆炸物具有較高的靈敏度和選擇性，其對檢測TNT、的檢測限可達數十ppt，并具有較高的鑒別能力。由于顏色變化與爆炸物分解產物對應復雜，仍然需要復雜的數據處理過程，并且還需要光學成像裝置。實時在線的可視化檢測的實現仍然面臨很大的挑戰。

近年來，以發光氧化石墨烯和摻雜納米晶作為光學單元的熒光化學傳感器顯示了巨大的應用潛力。發展?“納米粒子上的實驗室”技術將提供一種更具有靈活性的傳感器設計策略，這種靈活性的策略允許光學可調和特定功能化修飾，能夠提供高比表面積以更好的接觸和捕獲識別目標分析物。從原理上來說，基于納米粒子的傳感器可以通過共價耦聯兩個組分，即識別接受體結合目標分子和信號的接受體（發色基團）。因此，利用發光氧化石墨烯和摻雜納米晶的這些優勢，設計熒光化學傳感器并制備指示試紙，建立實時、現場和可視化地檢測信封、人體、橡皮等表面的痕量TNT殘留的新方法，目前還未見報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題利用發光氧化石墨烯和摻雜納米晶的熒光性質設計實現可視化檢測TNT的途徑，并提供一種實時現場的快速可視化檢測痕跡量TNT的熒光紙質傳感器及其制備方法。

本發明的一種具有雙色比率熒光的雙色納米復合物，由氨基表面功能化的發光氧化石墨烯與表面羧基修飾的錳摻雜納米晶共價聯接構成；所述的氨基表面功能化的發光氧化石墨烯為多氨基基團的烷基胺修飾的氧化石墨烯；所述的表面羧基修飾的錳摻雜納米晶為含巰基和羧基雙功能團化合物修飾的錳摻雜納米晶；所述多氨基基團的烷基胺包括乙二胺、己二胺等，所述含巰基和羧基雙功能團化合物包括巰基乙酸、巰基丙酸等。

本發明的雙色納米復合物的制備方法，包括下述步驟：

1）制備氨基表面功能化的發光氧化石墨烯

參考文獻Q.S.?Mei?et?al,?Chem.?Commun.,?2010,?46,?7319公開的方法。

將氧化石墨烯與二氯亞砜（0.1~10?mg/mL）在惰性氣體保護下回流，然后離心去掉未反應物質，洗滌后真空干燥，得酰氯化的氧化石墨烯；所述氧化石墨烯與二氯亞砜的用量比為0.1~10?mg/mL；