纸基爆炸物检测基底的制备及可视化应用研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tang790330
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着恐怖主义对公共安全的威胁,爆炸物检测受到国际反恐领域的高度关注。纸基材料由于其低廉的成本及柔性可擦拭检测的优势,是一种优良的检测平台。在爆炸物检测领域中,科研工作者们将纸基材料与其它技术相结合,制备了越来越多的小型化、智能化的爆炸物纸基检测芯片,极大地降低了爆炸物检测的成本,使爆炸物检测实现小型化、低成本和高精度成为可能。  表面增强拉曼散射(SERS)检测具有灵敏度高、指纹识别、易实现便携式检测等特点,已成为重要的定性分析方法,将纸基材料与SERS技术结合,利用具有良好SERS增强效应的贵金属纳米粒子负载在纸基材料上,可以制备出超灵敏、可擦拭检测的柔性SERS活性基底,实现爆炸物的痕量检测。化学比色法是一种采样简单、可靠性高、性能优异的经典检测方法。通过开发特异性检测试剂,以纸基材料擦拭取样,在纸基材料上快速的完成显色反应,可实现爆炸物的快速可视化检测。配合特异性检测试剂,开发多通道爆炸物检测纸基反应芯片,利用机器视觉分析不同反应区域的颜色变化,可实现爆炸物的智能化检测。  本论文从研制基于纸基材料的爆炸物检测基底入手,配合不同的检测技术,完成对爆炸物的准确快速检测。研究进展分为如下三个部分:  1、滤纸负载的银纳米三角片SERS基底的构建及检测应用研究——制备超灵敏纸基SERS基底  由于纳米片的边缘和尖端具有强的电磁增强“热点”,可以显著增强表面增强拉曼散射活性。我们使用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)并以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助还原AgNO3,制备了具有锋利边缘的银纳米三角片(厚度20nm)。通过将银纳米三角片负载在滤纸上,得到了具有良好活性与重现性的柔性SERS基底,并检测到了浓度低至10-8M的对巯基苯胺(PATP)。通过有限元方法模拟了不同厚度(10-80nm)的银纳米三角片、不同形状的银纳米片(四边形、六边形)以及银纳米棒、纳米立方块、纳米球的等离子体共振特征,证明了锋利的边缘与尖端确实会增强SERS活性。实验与理论结果都证实了在滤纸上制造的空隙对增强整体SERS活性起到了很大的作用。此外,滤纸负载银纳米三角片SERS基底可以灵敏且选择性检测10-6M的痕量的制式爆炸物苦味酸(PA)。  2、基于化学比色法的爆炸物特异性显色反应研究及在滤纸上的可视化检测——实现在纸基材料上的爆炸物可视化检测  利用化学比色原理,研究了多种制式爆炸物与非制式爆炸物的特异性显色反应,其中包括硝基芳香类、硝胺与硝酸酯类、硝酸盐类、铵盐类、氯酸盐类、过氧化物类、糖类、尿素类、硫磺等多种单体爆炸物及易制爆物;利用滤纸具有良好的亲水性及一定的储液能力,并具备柔性擦拭的特点,开发了多组可在滤纸基底上显色的爆炸物检测试剂。以滤纸为显色基底,通过擦拭取样,在纸上快速的完成显色反应,实现了纸基材料上对爆炸物的快速可视化检测。  3、基于多通道爆炸物检测纸基芯片的机器视觉智能化分析仪的研制——实现爆炸物的智能化检测  基于化学比色原理的特异性检测试剂,设计了一种多通道爆炸物检测纸基反应芯片,可作为多组特异性检测试剂的反应平台。基于纸基芯片,利用机器视觉分析原理开发了一款手持式爆炸物分析仪,该分析仪使用Android操作系统,通过纸基芯片特定区域反应前后颜色的RGB值变化,进行智能化识别分析,可检测多种制式与非制式爆炸物,并可以准确报出类别。其检测范围基本涵盖了我国暴恐案件中出现的大多数爆炸物;同时,开发了智能化APP,可方便快速的进行分析数据库扩容及二次开发。
其他文献
玉竹是药食两用的一种药材,玉竹多糖是其生物活性成分之一,具有抗肿瘤、降血糖、抗氧化等作用.本文对近几年玉竹多糖的提取工艺做了简要综述,旨在为进一步学习和研究玉竹多糖
随着对高温超导体、庞磁电阻锰酸盐及多铁性材料的深入研究,晶格、自旋、电荷及轨道各个自由度(序)间的强烈耦合及其多场交叉调控的物理效应颇受关注。晶格和广义极化(磁化强
12盒第一批备案后的口罩呈金字塔形在一个桌子上摆放着,盒子的左上方,清晰地印着比亚迪股份有限公司(002594.SZ,以下简称“比亚迪”)的标志.在比亚迪决定造口罩不到20天的时
期刊
This study is dedicated to a numerical investigation of convective heat transfer on the rotor surfaces of a rotor-stator configuration that is typically found i
随着建筑功能需求的增加,大跨度超层高建筑应运而生.大跨度超层高建筑的发展,不仅对施工质量与安全控制带来技术挑战,而且在施工过程中具有很大的危险性.本文主要对孔雀剧场
小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。小学科学教育提倡关注小学生对周围世界与生俱来的探究兴趣和需要,用符合小学生年龄特点的方式学习科学,提倡科学课程贴近小学生的生活。结合小学生的年龄特点,我们以生活实际为依据,从学生熟悉的生活中选取有关的内容,让他们通过看一看、做一做、玩一玩、想一想,从中学到知识,培养科学兴趣,通过现代科学知识及其社会价值的教学,让他们掌握科学概念,学会科学方法,培养
本文采用柠檬酸和聚乙二醇(PEG1000)通过缩聚反应制备聚(柠檬酸-聚乙二醇)酯(PEGCA),并将其与聚乳酸熔融共混以达到对聚乳酸增韧改性的目的。首先,合成不同反应程度的PEGCA,并通
本文以石墨微粉为原料,通过层间氧化、化学剥离、分布还原、重氮化反应成功将磺酸基引入到石墨烯(GNS)表面,制得具有良好水分散性和导电性的磺化石墨烯(sGNS)。以磺化石墨烯为
摘 要:汽车驾驶教学质量直接关系到学员的驾驶水平,关系到车辆交通安全。如何在有限的教学时间内,提高学员驾驶水平,成为摆在广大教员面前的重大现实问题。  关键词:汽车驾驶;教学质量  一、做好教学准备是有效开展驾驶训练的前提  一是做好学员思想准备。驾驶是一项带有重大危险的技能,学习驾驶就要做好充分的思想准备,投入大量体力脑力和精力,下功夫提升驾驶水平,确保驾驶生涯安全无事故。在学习过程中,可能会遇
摘 要:初中学生在学习英语的过程中,因缺乏英语练习的环境,同时又受母语习惯的影响,大多数学生的英语学习是哑巴英语,只会做笔试试题,语言交际能力匮乏。引导学生养成朗读和背诵的习惯对学生的英语学习大有裨益,加强朗读和背诵也是避免哑巴英语的有效手段。汉语学习中有句俗语:“读书百遍,其义自现”,这句话充分说明了在汉语学习中朗读的重要性。其实这句话用在英语学习中也恰如其分,朗读和背诵同样是学习英语的重要方式