[发明专利]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

说明书

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(王若苹.固相微萃取-毛细管气相色谱法快速同步分析水中硝基苯类及氯苯类化合物[J].中国环境监测,2005,21(6):15-19.)、气质谱联用技术(陈明,阴永光,邰超,等.顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用快速测定环境水样中的硝基苯、苯和苯胺[J].科学通报,2006,51(11):1359-1362.)、电化学法(童雷,乔涛,朱培德,等.水和废水中微量硝基苯的电化学法检测[J].化学传感器,2009,29(2):62-64.)，液相色谱法(黄毅,饶竹,刘艳,等.超高效液相色谱法直接快速测定环境水样中硝基苯和苯胺[J].岩矿测试,2012,31(4):666-671.)、表面等离子共振光谱法(鲍涵,韦天新,李秀丽,等.利用基于分子印迹聚合物膜的表面等离子体共振传感器检测TNT[J].科学通报,2012(12):1006-1010.)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(王康林,于少明,陈敏.水溶液中痕量三硝基甲苯爆炸物的检测方法[J].广州化工,2010,38(12):22-24.)。

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。