[發明專利]一種硝基芳烴類爆炸物的檢測方法

在審

• 申請號: 201710421526.0
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN109001260A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 李迎春;張路;劉江;田麗萍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種對硝基芳烴類爆炸物的傳感檢測方法。該方法采用分子印跡聚合膜和半導體材料修飾的復合膜氣體傳感器為檢測設備，其特性在于其表層膜中存在能夠選擇性吸附硝基芳烴類爆炸物分子的印跡孔穴。當硝基芳烴類爆炸物分子占據印跡孔穴時，會限制氧氣分子到達底層薄膜，使響應強度減弱。本方法就是以能與半導體材料產生高響應度的氧氣分子作為實際與傳感器反應的對象，傳感器對氧氣響應數值的大小與印跡孔穴被占據的數量有關，即與環境中硝基芳烴類爆炸物的濃度呈現正相關關系。本發明所涉及的檢測方法原理簡單、易于實現大面積推廣，可實現對硝基芳烴類爆炸物快速、靈敏、準確的檢測，可有望靈活地用于各種公共場所混合爆炸物的快速探測。

技術領域

發明涉及一種對痕量硝基芳烴類爆炸物的現場快速、靈敏、準確的檢測方法。該方法采用分子印跡聚合膜修飾的半導體復合膜傳感器為檢測設備，該傳感器的復合膜底層為n型半導體（二氧化錫、三氧化二鐵等）薄膜，表層為以間苯二酚為功能單體，以三氨基三硝基苯為偽模板分子，電聚合形成的分子印跡聚合膜。該檢測方法以半導體材料在高溫下與空氣中的氧氣反應從而發生電阻值的改變為基本檢測原理，輔以分子印跡技術，使得該方法能對硝基芳烴類爆炸物有特異性識別能力。

背景技術

邁進新世紀，人類文明有了更高的發展，但恐怖活動并沒有隨著新千年的到來而消失，反而更加頻繁。在恐怖活動中，爆炸仍然是恐怖分子使用的主要方式，恐怖分子利用各種隱藏爆炸物進行訛詐、劫機，制造機毀人亡、火車爆炸等恐怖悲慘事件。為了避免這些悲劇事件的發生和保證人民生命財產安全，機場、碼頭、火車站等公共場所必須能有效地查出行李和包裹中的隱藏爆炸物。硝基芳烴類爆炸物如2,4,6-三硝基甲苯（TNT）因其爆炸威力大和價格便宜，常被恐怖分子使用，并且大多數爆炸物都含有硝基芳烴類化合物。目前，痕量硝基芳烴類爆炸物的檢測可以通過電化學方法、離子遷移譜法、生物傳感法以及光學方法等進行，但其存在檢測靈敏度低、設備造價昂貴等不足。因此，開發具有響應速度快、靈敏度高、檢測范圍廣、識別性能好、功耗低、成本低廉的爆炸物檢測方法尤為必要。

半導體氣體傳感器是由金屬氧化物半導體氣敏材料做成的檢測元件，自問世以來，以其制作簡單、成本低廉、響應速度快、使用壽命長以及對可燃性氣體和某些有毒氣體具有較高的靈敏度等優點而得到廣泛應用，現已成為世界上產量最大、應用最廣的傳感器。基于電阻型半導體氣敏傳感器的痕量檢測技術快速發展，為硝基芳烴類爆炸物的痕量檢測提供了新的思路和方法。但是，以單一的金屬氧化物為氣敏材料的半導體氣敏傳感器對于硝基芳烴類化合物的響應度低而且選擇性差，不能夠滿足實際環境下痕量硝基芳烴類爆炸物的檢測。

分子印跡技術能人工合成對模板分子具有選擇性的分子印跡聚合物（MIPs）。由于MIPs與模板分子具有“鎖-鑰”的關系，具有高選擇性和高強度（耐有機溶劑、耐酸堿、即耐熱）的優點。由于其對痕量物質的富集作用，近年來得到快速發展，已廣泛應用于各種領域，尤其在物質的分離、富集、純化與傳感器領域顯示出卓越的性能。分子印跡的基本原理是在適當的分散介質（通常是弱極性有機溶劑）中，模板分子與功能單體依靠相互之間的共價鍵作用力進行預組裝，或者依靠相互之間的非共價作用力（氫鍵、離子交換、靜電引力、范德華力、疏水作用、金屬螯合及空間位阻效應等）進行自組裝，形成穩定的可逆復合物；加入交聯劑后，在引發劑引發下，經光、熱或者電場等作用發生聚合，形成具有剛性和柔性的多孔三維立體功能聚合材料，將模板-單體復合物固定在聚合物中。最后通過除去模板分子，從而獲得具有與模板分子的大小、形狀及功能基團互補的三維孔穴及由功能單體所衍生的功能殘基為結合位點的MIPs。在適當的介質中，當此分子印跡聚合物再遇到模板分子或模板分子的結構類似物時，將對其發生特異性的識別作用。