[發明專利]對幾類爆炸物具有高靈敏度熒光響應的有機熒光傳感材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610570479.1
• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN106278996B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 車延科;熊偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C07D209/86
• 分類號: C07D209/86;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發明涉及一種對幾類爆炸物具有熒光響應的有機熒光傳感材料及其制備方法和用途，所述材料是由一種或多種咔唑衍生物，通過π?π相互作用自組裝得到的。本發明的有機熒光傳感材料具有典型的P型材料特征和良好的發光穩定性，適合用于對爆炸物的熒光檢測；特別是痕量爆炸物(濃度為ng級別)的檢測十分有效。

技術領域

本發明屬于有機熒光傳感材料，特別涉及基于咔唑分子的P型半導體的設計、合成及其對幾類爆炸物的熒光檢測的應用。

背景技術

爆炸物的檢測對于生態環境、國家安全、軍事等領域有著重要意義。目前，爆炸物的檢測主要集中在三硝基甲苯(TNT)、二硝基甲苯(DNT)上，對于其他幾類如TATP、RDX、PETN和S的報道極少。文獻報道了許多爆炸物檢測方法，對于大量的爆炸物的檢測主要技術有：X光衍射、中子分析法、電子捕獲法、表面聲波等方法。此類方法目前已被應用于實踐中，雖技術較為成熟，但因其靈敏度低、體積龐大、價格昂貴、操作復雜等缺點，并不能很好的滿足實際應用。目前報道較多的檢測方法包括氣相色譜法、質譜法、拉曼光譜法、離子遷移率法以及電化學傳感法等，但這些方法多數停留在實驗室階段，在選擇性、穩定性以及使用方便性方面尚存在一定的問題。熒光檢測法以其特有的高靈敏性、高選擇性、高穩定性等優點成為目前研究的熱點。

熒光檢測法對于爆炸物的檢測主要是將下述兩個原理結合在一起從而實現同時檢測多種爆炸物的：熒光分子和爆炸物分子間發生電荷轉移(原理之一)以及熒光分子與爆炸物分子之間的相互作用的熒光改變(原理之二)。第一原理的解釋如下：熒光分子吸收激發波長的能量(hv)后產生激子，當沒有爆炸物分子存在的情況下，激子回到基態發出熒光(hv’)；當存在爆炸物分子時，熒光分子上受激產生的激子會發生電荷轉移躍遷至爆炸物分子(受體)的激發態后回到熒光分子的基態，在這個電荷轉移過程中，會造成熒光淬滅。通常所使用的爆炸物主要為硝基的芳香類化合物。由于硝基具有較強的吸電子能力，能夠降低芳香環上的LUMO軌道的能量，從而使爆炸物具有較強的吸電子能力。利用這一原理可以設計相應的具有較強給電子能力的熒光化合物作為傳感器對其進行傳感。第二原理的解釋如下：當熒光分子與爆炸物分子存在作用位點時，兩者發生微量的化學反應，從而造成了熒光分子的熒光改變，來達到檢測的目的。

現有報道的基于熒光檢測法的爆炸物檢測材料，具有檢測對象單一、靈敏度低等缺陷，不利于應用在實際復雜體系中的檢測。

發明內容

本發明的目的之一是提供對幾類爆炸物具有高靈敏度(ng級別)熒光響應的有機熒光傳感材料。

本發明的目的之二是提供對幾類爆炸物具有高靈敏度(ng級別)熒光響應的有機熒光傳感材料的制備方法。

本發明的目的之三是提供對幾類爆炸物具有高靈敏度(ng級別)熒光響應的有機熒光傳感材料的應用。

本發明的核心目的是制備出一種對幾類爆炸物具有高靈敏度(ng級別)響應的有機熒光傳感材料。基于咔唑分子的一系列的P型有機熒光傳感材料，通過改變咔唑分子側鏈及其聚合度，合成出具有不同側鏈的咔唑衍生物的結構，通過自組裝的方法獲得一種一維有機半導體納米線，即本發明的對幾類爆炸物具有高靈敏度(ng級別)熒光響應的有機熒光傳感材料。本發明中所組裝的納米線具有比表面積大，表面孔隙多等特征，有利于被檢測爆炸物蒸汽在納米線表面的吸附擴散，由此大大提高了檢出極限。因此，本發明的對幾類爆炸物具有高靈敏度(ng級別)熒光響應的有機熒光傳感材料(即所述一維有機半導體納米線)可以作為很好的幾類爆炸物檢測的熒光傳感器。

本發明的對幾類爆炸物具有熒光響應的有機熒光傳感材料是由一種或多種咔唑衍生物，通過π-π相互作用自組裝得到的；其中，所述咔唑衍生物具有式(I)所示結構：