[发明专利]一种用于检测季戊四醇四硝酸酯的荧光纳米材料及其应用

说明书

本发明公开了一种结构如式Ⅰ所示的用于检测季戊四醇四硝酸酯(PETN)的荧光纳米材料，粒径为200‑300nm的纳米氧化硅微球外围包裹含双键的基团，且双键上引入芴作为传感单元，该材料制备方法简单、产率高、易分离、纯度高，可根据荧光强度和颜色的变化快速准确地检测气相中的游离PETN分子，且具有很高的灵敏度和选择性，实现了对PETN的气相痕量检测，为公民人身安全和社会稳定做出贡献。

技术领域：

本发明涉及化学传感器材料领域，具体涉及一种用于检测季戊四醇四硝酸酯的荧光纳米材料及其应用。

背景技术：

由于世界形势的不断变化，对爆炸物检测技术的研究和开发日益受到国内外课题组的重视。目前常见的检测技术包括气相色谱-质谱法、离子迁移谱法、表面增强拉曼光谱法、生物检测法等。这些传统检测技术发展较为成熟，但往往需要大型仪器支持，存在价格昂贵、操作复杂、不便于携带等缺陷。比色法和荧光法因具有响应快速、可肉眼识别和仪器简单而受到广泛关注。比色法主要基于吸收光改变而实现肉眼检测，常见于酸碱测定、过氧化物检测、胺类检测等，但对于爆炸物气相检测领域而言响应时间较慢，且灵敏度较差。荧光法则是利用爆炸物分子与传感材料之间的相互作用，使得传感材料发射光信号发生变化，其光物理性质的任何参数的改变都能够用于传感检测，具有快速、灵敏、准确、高选择性等优点。

以硝化甘油、季戊四醇四硝酸酯(PETN)等为代表的硝酸酯类爆炸物因其结构简单易获取和爆炸威力强的特点，被广泛应用于恐怖活动、工业爆破和军事领域。由于硝酸酯类爆炸物缺少苯环结构，且饱和蒸汽压普遍较低，往往难以通过简单的气相接触来实现痕量检测，尤其是PETN的饱和蒸汽压仅有0.12ppt，国内外课题组对其的气相检测技术都少有报道。传统荧光传感检测手段往往是通过富电子结构和爆炸物上的硝基之间的电荷转移来实现，但富电子结构通常会导致严重的自聚集现象，使得荧光分子发生荧光淬灭。此外，富电子结构通常包含多苯环体系，其制成的传感薄膜的气体通透性往往较差，限制了响应速率和传感性能。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于检测季戊四醇四硝酸酯(PETN)的荧光纳米材料，该材料制备方法简单、产率高、易分离、纯度高，可根据荧光强度和颜色的变化快速准确地检测气相中的游离PETN分子，且具有很高的灵敏度和选择性，实现了对PETN的气相痕量检测，为公民人身安全和社会稳定做出贡献。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

结构如式Ⅰ所示的用于检测季戊四醇四硝酸酯的荧光纳米材料，

其中中心Silica core为粒径为200-300nm的纳米氧化硅微球，纳米氧化硅微球外围包裹含双键的基团，且双键上引入芴作为传感单元。

所述的用于检测季戊四醇四硝酸酯的荧光纳米材料的制备路线如式Ⅱ所示：

，具体制备方法包括以下步骤：

(1)纳米氧化硅微球的合成：取氨水、蒸馏水、乙醇制成混合溶液，将四乙氧基硅烷溶于乙醇中后，快速加入上述混合溶液中，35℃-40℃剧烈搅拌5-10分钟，之后将乙烯基三乙氧基硅烷溶于乙醇中，逐滴加入上述溶液中，加完后继续剧烈搅拌加热20-30分钟后将混合溶液以3500rpm-4000rpm的速率离心，并用乙醇和水多次洗涤，烘干，得到白色粉末状的纳米氧化硅微球；其中，四乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水的摩尔比为1：1：7-10；