[发明专利]一种快速荧光检测三硝基甲苯或三硝基苯酚的双模荧光铜纳米簇

说明书

本发明提供一种快速荧光检测三硝基甲苯或三硝基苯酚的双模荧光铜纳米簇，利用紫外‑可见光吸收光谱和荧光光谱两个通道研究了该荧光铜纳米簇对硝基炸药分子的选择性和灵敏度，并结合理论计算和单光子计数测量荧光寿命对识别机理进行了深入分析，结果表明，加入相同浓度的三硝基甲苯（TNT）或三硝基苯酚（TNP）后，纳米簇在500 nm的发射峰都产生强的荧光淬灭，且对TNP的猝灭效果更好，此外只有加入三硝基甲苯（TNT）才会在475 nm产生新的吸收峰，且颜色变红。该铜纳米簇与TNT或TNP在接触后1 min内达到裸眼可视的荧光猝灭和比色现象，无需复杂的仪器设备，从而实现了低成本的即时现场检测。

技术领域

本发明涉及一种一种快速荧光检测三硝基甲苯或三硝基苯酚的双模荧光铜纳米簇。

背景技术

近年来，爆炸物严重威胁人民生命和财产安全，同时其也是主要环境污染物，严重危害人类健康。因此，开展爆炸物探测的研究，具有重要的现实意义和战略意义。在各种检测技术中，荧光传感法因其可远程操作、高灵敏度、低成本的优势，已经被用以探测蒸汽、溶液和固体中的三硝基甲苯。自1998年Swager等人首次利用有机共轭高分子薄膜检测痕量爆炸物以来，荧光传感技术在痕量炸药检测方面的研究得到快速发展和应用，不断有新型的荧光探针被报道用以检测三硝基甲苯(TNT)或三硝基苯酚(TNP)。例如红光-绿光双发射的CdTe量子点偶联在硅球上用以比率荧光检测溶液相的TNT(J.Am.Chem.Soc.2011,133,8424–8427)；牛血清蛋白修饰的铜纳米簇用于荧光猝灭检测TNP(Anal.Bioanal.Chem.2015,407,4607–4613)；主干中含有芘单元的聚合物PPEs薄膜用于荧光猝灭检测TNT(Macromolecules,2011,44,4759–4766)；谷胱甘肽包裹的金纳米簇与聚烯丙胺层层组装形成的薄膜用于荧光猝灭检测TNT溶液(Acta Chim.Sinica 2016,74,929-934)；新型希夫碱类有机小分子荧光探针用于检测TNT和TNP(CN 111943907A)；聚乙烯亚胺修饰的铜纳米簇荧光/比色双模检测TNT(Sensor.Actuat.B-Chem.2018,254,811–819)；蒽基亚胺链聚合物(AIP)双模检测，实现TNT与其他硝基芳烃类爆炸物中的区分(J.Mater.Chem.A,2020,8,10767)。

目前用于检测三硝基甲苯(TNT)和三硝基苯酚(TNP)的荧光材料，虽然都能对目标物产生特异的荧光信号变化，反应快速且灵敏度高，但是由于TNT和TNP的结构相似性使其缺电子能力相近，给二者的同时检测带来了一定的困难。相关专利(CN 111943907A)报道了利用三硝基甲苯(TNT)和三硝基苯酚(TNP)与荧光探针反应前后荧光强度淬灭程度不同和发射峰红移程度的不同实现二者有效区分的技术手段，但有机荧光探针需要复杂的合成步骤及后处理，且该手段还需要荧光光谱仪的进一步确认，不满足现场检测的需求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种快速荧光检测三硝基甲苯或三硝基苯酚的双模荧光铜纳米簇，利用紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱两个通道研究了该荧光铜纳米簇对硝基炸药分子的选择性和灵敏度，并结合理论计算和单光子计数测量荧光寿命对识别机理进行了深入分析，结果表明，加入相同浓度的三硝基甲苯(TNT)或三硝基苯酚(TNP)后，纳米簇在500nm的发射峰都产生强的荧光淬灭，且对TNP的猝灭效果更好，此外只有加入三硝基甲苯(TNT)才会在475nm产生新的吸收峰，且颜色变红。本发明提供的检测方法具有制备简易，操作简单、价格低廉、双模检测可视化程度高等特点，有利于三硝基甲苯(TNT)或三硝基苯酚(TNP)的现场检测。为公安系统刑侦部门爆炸案的侦破提供有效技术手段。

本发明所述的一种快速荧光检测三硝基甲苯或三硝基苯酚的双模荧光铜纳米簇，该纳米簇是由化学试剂硫酸铜、支化聚乙烯亚胺、抗坏血酸制成，其中：

硫酸铜在水溶液中的浓度为100-300mM；

抗坏血酸在水溶液中的浓度为500mM-1M；

支化聚乙烯亚胺的加入量为50-200mg；