[發明專利]一種原位修飾紙基硝基爆炸物熒光傳感材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810437635.6
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108489953A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 董文月
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于熒光傳感及傳感材料制備技術領域，具體涉及一類基于原位修飾紙基硝基爆炸物熒光傳感材料的制備方法及該類材料在檢測TNT爆炸物方面的應用。原位修飾紙基硝基爆炸物熒光傳感材料是基于濾紙原位引入具有富電子/高熒光效率的芳香基團的傳感材料。濾紙的纖維素多孔網絡結構可以為爆炸物分子的擴散及吸附提供通道；而富電子/高熒光效率的芳香基團R可以有效地增強其與硝基芳香族化合物相互作用。原位制備紙基傳感材料的方法增強了材料自身穩定性，避免了材料加工成膜工藝，檢測成本低并實現了對TNT爆炸物蒸氣的靈敏性檢測。本發明簡單、可靠，易于實現批量生產。

技術領域

本發明屬于熒光傳感及傳感材料制備技術領域，具體涉及一類基于原位修飾紙基硝基爆炸物熒光傳感材料的制備方法及該類材料在檢測TNT爆炸物方面的應用。

背景技術

硝基芳香族化合物作為炸藥的主要成分引起世界各地廣泛關注。硝基芳香族化合物不僅僅對全球安全造成隱患，同時其自身毒性會對環境造成污染，影響人體健康。因此，實現硝基芳香族爆炸物的有效檢測極為重要。目前，主要檢測方法為物理方法，包括氣相色譜、質譜、拉曼光譜、X-射線成像及熱中子分析等等。然而這些方法或操作復雜、或不易攜帶、或成本較高，不利于大規模推廣。近年來化學傳感器的發展為實現硝基芳香族爆炸物檢測提供了低成本、簡便易行、靈敏度高的方案，特別是基于熒光型聚合物的熒光化學傳感器。熒光傳感機理通常為光誘導電子從富電子的熒光聚合物向缺電子的硝基芳香族爆炸物分子的轉移，從而實現熒光淬滅。

實現固態熒光傳感器對于硝基爆炸物檢測的實際應用有重要價值。傳統的熒光型聚合物制備成薄膜時通常采用溶液旋涂的方法，薄膜厚度不均一，平行性不好；旋涂制備的薄膜致密，過厚會阻礙爆炸物分子在薄膜中的擴散及吸附，并且傳感材料易形成緊密的π-π堆積造成熒光自淬滅；薄膜過薄則影響熒光信號的采集以及易發生光漂白等問題。另外，旋涂薄膜粘附性不高，長期工作時易造成流失、脫落，進而影響其熒光傳感性能。交聯網絡聚合物內在的穩定的化學交聯結構及多孔性可有效解決上述穩定性及爆炸物擴散/吸附問題，但此類聚合物通常為粉體，溶液加工性能差，難以實現批量生產及應用。

發明內容

本發明的目的在于發展一類基于點擊化學反應制備的原位修飾紙基硝基爆炸物熒光傳感材料及該類材料在檢測TNT爆炸物方面的應用。

本發明中，我們采用的是原位修飾紙基熒光傳感材料，重點在于實現工藝簡單、成本低、穩定性好、可批量生產的紙基熒光傳感材料的制備。首先在濾紙上原位修飾苯乙烯，利用點擊化學反應在濾紙上引入富電子或高熒光效率的芳香基團。濾紙具有高機械強度及化學穩定性，通過在紙基上原位修飾熒光基團可有效提高聚合物作為熒光傳感器的化學穩定性；同時，濾紙具有纖維多孔網絡結構和高比表面積，微孔多、孔隙率高，氣體及液體易于通過，可有效增強爆炸物分子在傳感材料中的擴散及吸附；在紙基上引入的富電子/高熒光效率的芳香基團，可促進聚合物與缺電子的硝基芳香族爆炸物的相互作用，提高淬滅效率，從而實現對硝基爆炸物的敏感檢測。該方法可解決材料自身穩定性及加工難題，避免由于材料與基底結合力弱所引起的長期工作穩定性問題，方法簡便易行，實用價值高。

本發明中傳感材料以濾紙為基底，借助濾紙纖維素中的多羥基位點，原位引入苯乙烯雙鍵結構，進而通過合適的化學反應引入不同芳香基團。所述的原位修飾紙基硝基爆炸物熒光傳感材料結構如下：

R基團可以為富電子的咔唑、三苯胺、吩噻嗪等；高熒光效率基團蒽、螺芴、芘及其衍生物等。結構式如下圖所示：

其中n＝1-10。

進一步的，本發明所涉及的原位修飾紙基硝基爆炸物熒光傳感材料，可以通過優選的烯-巰基點擊化學反應合成。其中，我們以烯鍵修飾的濾紙為基底，利用烯-巰基點擊化學引入熒光傳感基團。

本發明優選的一種原位修飾紙基硝基爆炸物熒光傳感材料結構式如下：