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【6h】

新型光敏材料的开发及其在硝基芳香类爆炸物传感中的应用与研究

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目录

声明

1 前言

1.1 爆炸物传感技术

1.1.1 荧光光谱

1.1.2 表面增强拉曼散射光谱

1.2 有机-无机杂化材料

1.2.1 金属有机凝胶材料简介

1.2.2 金属有机框架材料简介

1.3 本课题研究的目的、意义和主要内容

1.3.1 研究目的与意义

1.3.2 研究的主要内容

2 具有AIEE效应的Cd(Ⅱ)-H3BTT络合物作为快速可见识别硝基芳香类爆炸的传感器

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验设备

2.2.3 4,5-双(1H-四唑-5-基)-2H-1,2,3-三唑制备

2.2.4 金属有机凝胶制备

2.2.5 金属有机凝胶荧光试纸制备

2.2.6 荧光光谱仪检测PA

2.3 结果与讨论

2.3.1 金属有机凝胶形貌表征

2.3.2 聚集诱导增强发光效应

2.3.3 裸眼识别PA

2.3.4 荧光光谱仪检测PA

2.3.5 检测真实水样中的PA

2.3.6 Cd(Ⅱ)-H3BTT金属有机凝胶的稳定性和重复使用性

2.3.7 Cd(Ⅱ)-H3BTT金属有机络合物检测PA的机理

2.4 本章小结

3 利用MOFs@Ag复合材料构筑SERS基底及其对爆炸物痕量检测

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂

3.2.2 实验设备

3.2.3 MOFs@Ag复合材料的制备

3.2.4 MOFs@Ag复合材料SERS性能

3.2.4 检测TNT

3.3 结果与讨论

3.3.1 复合材料形貌表征

3.3.2 复合材料的SERS性能

3.3.3 ZIF-8@Ag复合材料检测TNT

3.3.4 检测TNT的机理

3.4 本章小结

4 利用三维基底层层自组装生长MOFs作为SERS基底

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验试剂

4.2.2 实验设备

4.2.3 构建三维基底材料

4.2.4 三维材料为基底LBL生长CuBTC

4.3 结果与讨论

4.3.1 PS球阵列形貌表征

4.3.2 硅片上LBL自组装生长CuBTC

4.3.3 三维阵列基底生长CuBTC

4.4 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

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摘要

在全球反恐的巨大压力和日益增加环保需求下,对爆炸物的检测显得越来越重要。恐怖爆炸袭击中常用的爆炸物是硝基芳香类爆炸物,同时硝基芳香类爆炸物具有生物毒性,因此对硝基芳香类爆炸的检测,特别是建立快速,灵敏检测硝基芳香类爆炸物的方法成为了研究热点。有机-无机杂化材料在光、电、催化、吸附和磁方面有着特有的性质,在传感器材料方面具有潜在的应用价值。相比于其他检测方法,荧光光谱法和表面增强拉曼散射(SERS)光谱法具有高灵敏、操作简单、低成本、无损检测和实时检测的特点。基于此,本文研究了有机-无机杂化材料作为荧光传感器和SERS传感器用于快速、高灵敏检测硝基芳香类爆炸物。主要内容包括以下4个方面:  (1)具有共轭π电子体系的化合物一般都有强的荧光效应可裸眼识别待测物,具有聚集诱导增强发光(AIEE)效应的荧光物质能提高传感灵敏度。利用4,5-双(1H-四唑-5-基)-2-H-1,2,3-三唑(H3BTT)和Cd(NO3)2.4H2O合成Cd(Ⅱ)-H3BTT金属有机络合物,在不良溶剂乙醇中有明显的AIEE效应,通过荧光淬灭高灵敏、选择性识别苦味酸(PA)。  (2)金属有机框架(MOFs)材料具有高的比表面积和裸露的位点,对小分子物质具有一定吸附作用。贵金属银能提供 SERS 增强所需的电磁场。故采用光还原法制备了4种MOFs@Ag复合材料作为SERS基底,其中有好的SERS性能的基底材料有ZIF-8和CuBTC。  (3)4-巯基苯酚(4-ATP)和梯恩梯(TNT)能产生π-π共轭相互作用,能提供SERS化学增强,故4-ATP可作为TNT的SERS探针。用自组装技术将4-ATP修饰在ZIF-8@Ag复合材料表面,4-ATP功能化的ZIF-8@Ag复合材料高灵敏、选择性识别TNT。  (4)大面积阵列结构可提供一个均匀的SERS信号。采用制备简单、厚度可控的层层自组装法生长CuBTC阵列,研究得到层层自组装制备CuBTC的最佳生长条件,硅柱阵列可作为层层自组装法生长CuBTC的模板,但是PS球阵列不适合。

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