新型硝基芳香化合物传感器设计及应用研究

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硝基芳香化合物的超灵敏与低成本检测由于其在国家和国际安全、环境分析和法医学应用中的重要意义而引起了极大的关注。基于MOFs的发光材料是开发高选择性分析方法检测硝基芳香化合物的有力工具,设计开发新型荧光传感MOFs并设备化是推动新型荧光传感技术发展的迫切需求。本文分别从荧光传感MOFs设计修饰、传感器设计及优化等角度开展工作,具体研究内容如下:1、基于UiO-67,以荧光素与罗丹明B为荧光探针材料,利用原位生长技术实现探针分子的包覆,成功构建双探针包覆的复合材料(FL+Rh B)@UiO-67。分别通过SEM、XRD、FT-IR、BET和TG等手段对复合材料进行全面测试表征。荧光传感应用表明,复合材料具有良好的硝基芳香化合物荧光传感性能,能够通过荧光猝灭实现对2,4-二硝基苯胺和对硝基苯胺的定量传感。进一步通过分散技术将材料制备成便携荧光试纸,并开发其便携可视化荧光传感应用。2、以(FL+Rh B)@UiO-67为核心,开展传感器设计工作。首先利用光学软件进行模拟仿真,并在此基础上搭建光学平台,优化光路设计,并对光路结构进行有效性验证。3、设计电源模块,程序下载模块,复位电路模块,微控制器模块等硬件电路,优化CCD驱动、AD转换、串口和上位机显示等驱动程序,基于TCD 1304光电转换模块实现光学传感信号的上位机显示,并利用最小二乘法对波长进行了标定。4、测试并建立传感信号的数学分析模型,形成预置数据库并进行系统集成,开展应用评价及系统可行性验证。以MOFs为修饰对象,通过原位生长技术,成功构建了双探针包覆的新型复合材料,实现了对多种硝基芳香化合物的定量荧光传感。在此基础上,系统完成了传感器的光路设计、硬件架构及软件编译等工作,成功设计构建了便携荧光传感器。本论文系统提供了一种复合荧光传感材料的高效制备方法及其传感器设计原理,对于新型便携传感技术研发具有重要意义。
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