基于磷光共轭聚合物修饰二氧化硅室温磷光传感材料的爆炸物传感器

In this project, higher sensitivity chemical and biological sensors based on roomtemperature phosphorescence nano-silica composites by modification of phosphorescent conjugated polymers were developed. Doping different modification of phosphorescent conjugated polymers in the silica composites, a series of nano-silica roomtemperature phosphorescence materials with strong emission and long life would be obtained, because of its excellent chemical compatibility, could be used as signing of explosive molecules in tracing and analysis.The emission mechanism of silica composites and summed up the differences and similarities of different modified polymers for explosives detection sensitivity will be investigated by various methods of detection and characterization. The ranges of emission wavelength of silica composites doped with different phosphorescent conjugated poluymers will cover the wavelength of visible light.It will be used for the preparation of room-temperature phosphorescence sensors with high sensitivity, excellent selectivity and visual. Thus we can speculate that the concentration of molecules of explosives.

本项目拟主要采用溶胶-凝胶法制备以二氧化硅为基体的纳米室温磷光材料并在其上面修饰磷光共轭聚合物制备高灵敏度的室温磷光爆炸物传感器。在二氧化硅基体中通过修饰不同的磷光共轭聚合物，使得修饰聚合物与二氧化硅发生化学键的作用，得到一系列发光强、寿命长的以二氧化硅为基体的纳米室温磷光复合材料，作为标记物用于爆炸物的示踪与分析，为爆炸物分子分析提供强发光的室温磷光标记材料。通过多种检测和表征手段，研究该复合材料的室温磷光发光机理并总结出不同修饰聚合物对爆炸物检测的灵敏度异同，使得通过修饰不同的磷光共轭聚合物合成的系列室温磷光材料的发射光谱覆盖整个可见光区并用于不同成分爆炸物的传感，制备出多种选择性好、灵敏度高的可视室温磷光传感器，从而推测出爆炸物的分子浓度。

在基金的支持下，本项目主要进行了以下三个方面的研究：1)优化实验条件，设计制备了室温磷光材料，并对其进行掺杂、修饰，提高其发光性能；2，对发光及响应进行研究，为构建灵敏度高的传感器提实验基础和供理论依据；3，构建光学传感器，应用于爆炸物的检测。首先，通过溶胶凝胶法合成了TiO2/SiO2纳米复合材料，材料具有很强的磷光发射强度以及长寿命。在此基础上又得到一系列金属掺杂的纳米SiO2，例如PbO/SiO2, ZnO/SiO2, B2O3/SiO2，Ca-SiO2纳米材料，且都表现出了优异的检测效果。如，我们将TiO2/SiO2纳米颗粒成功构建了磷光检测棒，用于实际废水样品中过氧化氢的检测。制备Ca掺杂的SiO2纳米材料，该材料具有很强的室温磷光发射，并发现其对于盐酸吡哆辛具有很好的响应效果。在以SiO2为基体的磷光材料制备的基础上，我们还设计了以钛酸盐为基体的磷光材料，制备了镨掺杂的钛酸钙材料的磷光与荧光传感体系。2,4,6-三硝基苯酚 (TNP)，俗称苦味酸，是一种硝基芳香类爆炸化合物，比其它硝基芳香化合物如2,4,6-三硝基甲苯 (TNT)有更强的爆发力和更高的热膨胀。因此，以TNP为检测对象，研究了其磷光响应情况。结果显示，该体系能够灵敏的、选择性地对TNP进行直接检测。并且可用于实际样品中苦味酸的快速、超灵敏检测。另外，项目还开发了一种使用微波法处理柠檬酸和巯基乙胺盐酸盐从而快速合成了高荧光的2-吡啶酮衍生物(TPA)。合成的TPA对TNP具有灵敏的选择性响应，故将TPA用于水溶液中TNP进行选择性的检测。在最佳的测试条件下，在0-45 μM的浓度范围内有良好的线性关系，且检出限可达到50 nM。最后对水样进行了加标检测并得到了较好的回收率，因此建立了一种荧光法测定苦味酸的新方法。在项目的研究过程中，在基金的支持下，本项目还开展了一系列相关拓展研究，为后续更深入的研究提供了研究数据和经验。. 在基金的支持下，在基金的支持下，在相关学术期刊上共发表46篇SCI论文，其中影响因子大于5的论文25篇，申报专利1项，另外，本项目还培养了4名博士研究生和6名硕士研究生，达到了预期目标。