CN104764722A - 一种光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6-三硝基甲苯爆炸物检测中的应用 - Google Patents

一种光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6-三硝基甲苯爆炸物检测中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN104764722A
CN104764722A CN201510114612.8A CN201510114612A CN104764722A CN 104764722 A CN104764722 A CN 104764722A CN 201510114612 A CN201510114612 A CN 201510114612A CN 104764722 A CN104764722 A CN 104764722A
Authority
CN
China
Prior art keywords
detection
chloroform
hydrophilic fluorescent
trinitrotuluene
explosive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510114612.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104764722B (zh
Inventor
汪乐余
白敏�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN201510114612.8A priority Critical patent/CN104764722B/zh
Publication of CN104764722A publication Critical patent/CN104764722A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104764722B publication Critical patent/CN104764722B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种亲水性荧光纳米球的制备方法及其在2,4,6-三硝基甲苯爆炸物检测中的应用。本发明采用光激发原位聚合法,将油相量子点聚合为亲水性荧光纳米球,通过调控烯丙基硫醇单体的加入量,可以得到粒径尺寸在50-100nm间调变的纳米球。修饰在纳米球表面的氨基可与2,4,6-三硝基甲苯在强碱性条件下特异性结合,并发生电子转移,使其在350-600nm间有一宽吸收峰,在342nm近红外光的激发下,与硫化锌掺锰量子点纳米颗粒的591nm处的发射峰发生重叠,产生有效的荧光淬灭,可以通过检测荧光强度,达到定性定量检测2,4,6-三硝基甲苯的目的。与传统的检测方法比较,该方法操作简单,背景干扰小,信号强,成本低,且具有检测限低,快速准确,灵敏度高的特点。

Description

一种光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6-三硝基甲苯爆炸物检测中的应用
技术领域
本发明属于硝基爆炸物传感和检测技术领域,特别涉及一种原位光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6-三硝基甲苯爆炸物检测中的应用。
技术背景
随着社会的发展,人们越来越重视国土安全,人类健康和绿色环境,炸药残留物和爆炸类似物的检测,吸引了科学的关注,并成为应对恐怖主义威胁,土壤和地下水污染的重要国际问题,爆炸物及其类似物的快速、灵敏、选择性分析是分析化学界与社会最为关注的领域之一。根据化学性质分类,炸药可分为硝基芳烃,硝酸酯,重氮盐化合物和过氧化物。其中,2,4,6-三硝基甲苯作为一种重要的爆炸物被广泛运用于军工生产和民用爆破中,由于其是一种高毒性的致癌化合物,因此在生产和使用过程中,很容易渗入土壤和水体中,对环境造成极大的损害,对民众的健康构成了很大的威胁,所以检测此类化合物对环境和人体健康都具有十分重要的意义。其中,硝基爆炸物是人类在军事行动和犯罪行为使用最广泛的,作为普通工业炸药,常见的有2,4,6-三硝基甲苯,2,4,6-三硝基苯酚、2,4-二硝基甲苯和三硝基苯甲硝胺。现在硝基苯的检测方法主要有气相色谱法、气质谱联用技术、电化学法,液相色谱法、表面等离子共振光谱法等。然而这些方法都存在着一定的局限性,如仪器复杂难以操作和设备昂贵导致不能广泛应用,爆炸物检测限低、灵敏度低、不能做到选择性检测、检测方法不稳定性等问题。
随着纳米科学的不断进步,纳米材料借助其独特优异的光学、电学性能成为近些年的研究热点。半导体量子点具有宽激发,强量子效率,较大的半径位移和狭窄对称的荧光谱峰,背景干扰小,荧光稳定,发光强等特点,使其在检测、细胞成像和癌症追踪的等生物学领域具有潜在的应用价值。为了实现硝基芳香族爆炸品的分析检测,设计一种简单的基于量子点发光材料的2,4,6-三硝基甲苯传感器,达到水溶性好、高灵敏度、快速且低成本的检测目的,是本发明的意义和重点所在。
发明内容
本发明的目的是提供一种光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6-三硝基甲苯爆炸物痕量检测中的应用。
本发明以烯丙基硫醇修饰的硫化锌掺锰量子点为功能单体,通过紫外光辐射使其聚合得到亲水性荧光纳米球,并将其应用于2,4,6-三硝基甲苯硝基爆炸物的检测。
本发明所述的亲水性荧光纳米球的制备方法,其具体步骤如下:
a.将0.3-1.0mmol可溶解于氯仿中的硫化锌掺锰量子点、0.01-1.0mmol的烯丙基硫醇注射入4-10mL氯仿中,均匀搅拌10-30min,产物用10-30mL乙醇沉淀,离心得到白色沉淀,然后超声分散到2-6mL氯仿中,得到烯丙基硫醇修饰的硫化锌掺锰量子点分散液;
b.将5-50mg十二烷基磺酸钠加入5-15mL去离子水中完全溶解;
c.将0.1-0.8mL步骤a得到的分散液、5-50μg偶氮二异丁腈、0.2-0.9mL氯仿混合均匀后,倒入步骤b配制的十二烷基磺酸钠水溶液中,于超声波细胞破碎机中超声3-5min,得到白色微乳液;
d.将步骤c得到的白色微乳液置于紫外激光器下照射5-30min,期间在搅拌条件下滴加0.5-5.0mg的巯基乙胺;
e.最后在室温下搅拌,待氯仿完全挥发后,8000-12000r/min离心10-25min得到白色沉淀,再用去离子水离心清洗掉表面残留的十二烷基磺酸钠,最终将沉淀分散到3-5mL去离子水中,即得到亲水性荧光纳米球。所述的紫外激光器照射波长为365nm。
调控步骤a中的烯丙基硫醇的浓度在3.75-9.9mM范围内,最终得到的亲水性荧光纳米球粒径范围在50-100nm间可控调变。
将上述制备的亲水性荧光纳米球应用于2,4,6-三硝基甲苯爆炸物的痕量检测中。
本发明的有益效果:本发明采用光激发原位聚合法,将油相量子点聚合为亲水性荧光纳米球,调控烯丙基硫醇单体的变化量在3.75-9.9mM×1.0mL氯仿之间,可以得到在50-100nm间尺寸可调变的纳米球。通过该方法得到的纳米球,可以在水相中稳定分散并且尺寸均一。在2,4,6-三硝基甲苯爆炸物存在的条件下,修饰在纳米球表面的氨基与2,4,6-三硝基甲苯在强碱性条件下特异性结合,会发生电子转移,使其在350-600nm间有一宽吸收峰,在342nm近红外光的激发下,与硫化锌掺锰纳米颗粒的591nm处的发射峰发生重叠,产生有效的荧光淬灭,可以通过检测荧光强度,达到定性定量检测2,4,6-三硝基甲苯的目的。与传统的检测方法比较,该方法操作简单,背景干扰小,信号强,成本低,且具有检测限低,快速准确,灵敏度高的特点。这在功能纳米材料合成技术和硝基爆炸物检测技术方面都具有重要的意义。
附图说明
图1:实施例1制得的亲水性荧光纳米球的透射照片。
图2:实施例1制得的亲水性荧光纳米球的粒径分布图。
图3:实施例2制得的亲水性荧光纳米球的透射照片。
图4:实施例2制得的亲水性荧光纳米球的粒径分布图。
图5:实施例3制得的亲水性荧光纳米球的透射照片。
图6:实施例3制得的亲水性荧光纳米球的粒径分布图。
图7:2,4,6-三硝基甲苯硝基爆炸物在强碱条件下的紫外吸收峰。
图8:实施例3制得的亲水性荧光纳米球检测2,4,6-三硝基甲苯的荧光光谱图。
具体实施方式
实施例1
1.将0.8mmol的可溶解于氯仿中的硫化锌掺锰量子点(锰的摩尔掺杂量为5%)、0.06mmol的烯丙基硫醇注射入6mL氯仿中,均匀搅拌20min,产物用20mL乙醇沉淀,离心得到白色沉淀,然后超声分散到4mL氯仿中,得到烯丙基硫醇修饰的硫化锌掺锰量子点分散液;
2.将18mg十二烷基磺酸钠加入10mL去离子水中完全溶解;
3.将0.25mL步骤1得到的分散液、6.25μg偶氮二异丁腈、0.75mL氯仿混合均匀后,倒入步骤2配制的十二烷基磺酸钠水溶液中,于超声波细胞破碎机中超声3min,得到白色微乳液;
4.将步骤3得到的白色微乳液置于365nm紫外激光器下照射10min,期间在搅拌条件下滴加1mg巯基乙胺;
5.最后在室温下搅拌,待氯仿完全挥发后,12000r/min离心20min得到白色沉淀,再用去离子水离心清洗掉表面残留的十二烷基磺酸钠,最终将沉淀分散到3mL去离子水中,即得到亲水性荧光纳米球。
实施例2
1.将0.5mmol的可溶解于氯仿中的硫化锌掺锰量子点(锰的摩尔掺杂量为5%)、0.06mmol的烯丙基硫醇注射入6mL氯仿中,均匀搅拌20min,产物用20mL乙醇沉淀,离心得到白色沉淀,然后超声分散到4mL氯仿中,得到烯丙基硫醇修饰的硫化锌掺锰量子点分散液;
2.将18mg十二烷基磺酸钠加入10mL去离子水中完全溶解;
3.将0.40mL步骤1得到的分散液、10.0μg偶氮二异丁腈、0.60mL氯仿混合均匀后,倒入步骤2配制的十二烷基磺酸钠水溶液中,于超声波细胞破碎机中超声3min,得到白色微乳液;
4.将步骤3得到的白色微乳液置于365nm紫外激光器下照射10min,期间在搅拌条件下滴加1mg巯基乙胺;
5.最后在室温下搅拌,待氯仿完全挥发后,12000r/min离心20min得到白色沉淀,再用去离子水离心清洗掉表面残留的十二烷基磺酸钠,最终将沉淀分散到3mL去离子水中,即得到亲水性荧光纳米球。
实施例3
1.将0.3mmol油相的硫化锌掺锰量子点(锰的摩尔掺杂量为5%)、0.06mmol的烯丙基硫醇注射入6mL氯仿中,均匀搅拌20min,产物用20mL乙醇沉淀,离心得到白色沉淀,然后超声分散到4mL氯仿中,得到烯丙基硫醇修饰的硫化锌掺锰量子点分散液;
2.将18mg十二烷基磺酸钠加入10mL去离子水中完全溶解;
3.将0.66mL步骤1得到的分散液、16.5μg偶氮二异丁腈、0.34mL氯仿混合均匀后,倒入步骤2配制的十二烷基磺酸钠水溶液中,于超声波细胞破碎机中超声3min,得到白色微乳液;
4.将步骤3得到的白色微乳液置于365nm紫外激光器下照射10min,期间在搅拌条件下滴加1mg巯基乙胺;
5.最后在室温下搅拌,待氯仿完全挥发后,12000r/min离心20min得到白色沉淀,再用去离子水离心清洗掉表面残留的十二烷基磺酸钠,最终将沉淀分散到3mL去离子水中,即得到亲水性荧光纳米球。
将上述制备的亲水性荧光纳米球应用于2,4,6-三硝基甲苯爆炸物的检测:
a.配制浓度为0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5μg/mL 2,4,6-三硝基甲苯爆炸物溶液;
b.将步骤a配制的2,4,6-三硝基甲苯爆炸物溶液分别加入上述光聚合法制备的亲水性荧光纳米球分散液中,再加入pH=12的缓冲溶液,常温下混合均匀后进行光谱测试;
c.固定激发光波长为342nm,收集530-630nm波长范围内的光谱图。

Claims (4)

1.一种亲水性荧光纳米球的制备方法,其特征在于,其具体步骤如下:
a.将0.3-1.0mmol可溶解于氯仿中的硫化锌掺锰量子点、0.01-1.0mmol的烯丙基硫醇注射入4-10mL氯仿中,均匀搅拌10-30min,产物用10-30mL乙醇沉淀,离心得到白色沉淀,然后超声分散到2-6mL氯仿中,得到烯丙基硫醇修饰的硫化锌掺锰量子点分散液;
b.将5-50mg十二烷基磺酸钠加入5-15mL去离子水中完全溶解;
c.将0.1-0.8mL步骤a得到的分散液、5-50μg偶氮二异丁腈、0.2-0.9mL氯仿混合均匀后,倒入步骤b配制的十二烷基磺酸钠水溶液中,于超声波细胞破碎机中超声3-5min,得到白色微乳液;
d.将步骤c得到的白色微乳液置于紫外激光器下照射5-30min,期间在搅拌条件下滴加0.5-5.0mg的巯基乙胺;
e.最后在室温下搅拌,待氯仿完全挥发后,8000-12000r/min离心10-25min得到白色沉淀,再用去离子水离心清洗掉表面残留的十二烷基磺酸钠,最终将沉淀分散到3-5mL去离子水中,即得到亲水性荧光纳米球。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的紫外激光器照射波长为365nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,调控步骤a中的烯丙基硫醇的浓度在3.75-9.9mM范围内,最终得到的亲水性荧光纳米球粒径范围在50-100nm间可控调变。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法制备得到的亲水性荧光纳米球在检测2,4,6-三硝基甲苯爆炸物中的应用。
CN201510114612.8A 2015-03-16 2015-03-16 一种光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6‑三硝基甲苯爆炸物检测中的应用 Expired - Fee Related CN104764722B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510114612.8A CN104764722B (zh) 2015-03-16 2015-03-16 一种光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6‑三硝基甲苯爆炸物检测中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510114612.8A CN104764722B (zh) 2015-03-16 2015-03-16 一种光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6‑三硝基甲苯爆炸物检测中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104764722A true CN104764722A (zh) 2015-07-08
CN104764722B CN104764722B (zh) 2017-05-03

Family

ID=53646687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510114612.8A Expired - Fee Related CN104764722B (zh) 2015-03-16 2015-03-16 一种光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6‑三硝基甲苯爆炸物检测中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104764722B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105115947A (zh) * 2015-07-14 2015-12-02 吉林大学 一种石墨烯量子点传感器及其在检测三硝基苯酚方面的应用
CN106957645A (zh) * 2017-03-17 2017-07-18 青岛海信电器股份有限公司 一种量子点材料、量子点光刻胶及其制备方法
CN108827941A (zh) * 2018-08-21 2018-11-16 厦门斯贝克科技有限责任公司 一种基于表面增强拉曼光谱快速检测水中tnt的方法
CN116836704A (zh) * 2023-06-29 2023-10-03 苏州星烁纳米科技有限公司 一种荧光微球及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101974326A (zh) * 2010-09-21 2011-02-16 上海大学 一种新型荧光二氧化硅纳米球的制备方法
US20120111148A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-10 Raytheon Company Forming Spherical Semiconductive Nanoparticles
CN102824886A (zh) * 2012-09-13 2012-12-19 北京化工大学 一种纳米复合球及其在三硝基苯酚检测中的应用
CN103113599A (zh) * 2013-01-08 2013-05-22 北京化工大学 一种多功能纳米复合球及其检测分离tnt的应用
CN103361064A (zh) * 2013-06-03 2013-10-23 中国人民解放军第二军医大学 一种信号放大型量子点免疫荧光探针的制备方法及其应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101974326A (zh) * 2010-09-21 2011-02-16 上海大学 一种新型荧光二氧化硅纳米球的制备方法
US20120111148A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-10 Raytheon Company Forming Spherical Semiconductive Nanoparticles
CN102824886A (zh) * 2012-09-13 2012-12-19 北京化工大学 一种纳米复合球及其在三硝基苯酚检测中的应用
CN103113599A (zh) * 2013-01-08 2013-05-22 北京化工大学 一种多功能纳米复合球及其检测分离tnt的应用
CN103361064A (zh) * 2013-06-03 2013-10-23 中国人民解放军第二军医大学 一种信号放大型量子点免疫荧光探针的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JING QIAN ET AL.: "Versatile Immunosensor Using a Quantum Dot Coated Silica Nanosphere as a Label for Signal Amplification", 《ANALYTICAL CHEMISTRY》 *
张兵波等: "氨基化单分散量子点/二氧化硅核壳纳米粒子的制备及其细胞标记", 《高等学校化学学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105115947A (zh) * 2015-07-14 2015-12-02 吉林大学 一种石墨烯量子点传感器及其在检测三硝基苯酚方面的应用
CN105115947B (zh) * 2015-07-14 2017-10-24 吉林大学 一种石墨烯量子点传感器及其在检测三硝基苯酚方面的应用
CN106957645A (zh) * 2017-03-17 2017-07-18 青岛海信电器股份有限公司 一种量子点材料、量子点光刻胶及其制备方法
CN108827941A (zh) * 2018-08-21 2018-11-16 厦门斯贝克科技有限责任公司 一种基于表面增强拉曼光谱快速检测水中tnt的方法
CN108827941B (zh) * 2018-08-21 2021-06-18 启东科赛尔纳米科技有限公司 一种基于表面增强拉曼光谱快速检测水中tnt的方法
CN116836704A (zh) * 2023-06-29 2023-10-03 苏州星烁纳米科技有限公司 一种荧光微球及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104764722B (zh) 2017-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Rapid and on-site detection of uranyl ions via ratiometric fluorescence signals based on a smartphone platform
Tian et al. Highly sensitive and selective paper sensor based on carbon quantum dots for visual detection of TNT residues in groundwater
Aparna et al. Polyethylene imine capped copper nanoclusters-fluorescent and colorimetric onsite sensor for the trace level detection of TNT
Ghasemi et al. Determination and identification of nitroaromatic explosives by a double-emitter sensor array
Lu et al. Ratiometric phosphorescent probe for thallium in serum, water, and soil samples based on long-lived, spectrally resolved, Mn-doped ZnSe quantum dots and carbon dots
Ren et al. Preparation of molecularly imprinted polymer coated quantum dots to detect nicosulfuron in water samples
Fang et al. Upconversion nanosensor for sensitive fluorescence detection of Sudan I–IV based on inner filter effect
CN101963581B (zh) 对痕量TNT检测的ZnS:Cu2+纳米晶荧光探针的制备方法
Cayuela et al. One-step synthesis and characterization of N-doped carbon nanodots for sensing in organic media
Fan et al. A smartphone-integrated dual-mode nanosensor based on novel green-fluorescent carbon quantum dots for rapid and highly selective detection of 2, 4, 6-trinitrophenol and pH
CN104764722A (zh) 一种光聚合法制备亲水性荧光纳米球及其在2,4,6-三硝基甲苯爆炸物检测中的应用
Zhao et al. Highly selective and sensitive detection of trinitrotoluene by framework-enhanced fluorescence of gold nanoclusters
CN103525425B (zh) 痕量硝基芳香炸药可视化检测的量子点试纸及其制备方法
Lu et al. Surface molecular imprinting on silica-coated CdTe quantum dots for selective and sensitive fluorescence detection of p-aminophenol in water
Desai et al. Simple hydrothermal approach for synthesis of fluorescent molybdenum disulfide quantum dots: Sensing of Cr3+ ion and cellular imaging
Wang et al. Dual-emission carbon dots achieved by luminescence center modulation within one-pot synthesis for a fluorescent ratiometric probe of pH, Hg 2+, and glutathione
Fu et al. Down/up-conversion dual-mode ratiometric fluorescence imprinted sensor embedded with metal-organic frameworks for dual-channel multi-emission multiplexed visual detection of thiamphenicol
Azad et al. Smartphone-based fluorometer for pH detection using green synthesized carbon dots
Malik et al. Downconversion luminescence-based nanosensor for label-free detection of explosives
CN102183503A (zh) 超灵敏表面增强拉曼散射活性基底的光辐照制备方法及用途
Yu et al. Tunable photoluminescence studies based on blue-emissive carbon dots and sequential determination of Fe (III) and pyrophosphate ions
Komikawa et al. Peptide-functionalized quantum dots for rapid label-free sensing of 2, 4, 6-trinitrotoluene
Aznar-Gadea et al. Luminescent CdSe Quantum Dot Arrays for Rapid Sensing of Explosive Taggants
Zhang et al. A march to shape optical artificial olfactory system toward ultrasensitive detection of improvised explosives
Han et al. Fluorometric and colorimetric detection of cerium (IV) ion using carbon dots and bathophenanthroline-disulfonate-ferrum (II) complex

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170503