可用于便携式硝基芳烃类爆炸物电化学传感器的高灵敏纸电极的构筑及其性能研究
结题报告
批准号:
51504168
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
孙义民
依托单位:
学科分类:
E0408.安全科学与工程
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
何骙、程余波、胡静璇、张奇
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
硝基芳烃类爆炸物在恐怖袭击活动中广泛使用,对其进行准确、快速、痕量的检测是国际上关注的重要问题。本课题针对国内便携式电化学爆炸物检测仪研究领域的空白,提出以多种纳米材料层层复合、协同增敏,构筑高灵敏爆炸物检测纸电极的全新思路。拟以石墨烯-离子液体-碳纳米管复合纸为基底,通过电聚合法负载聚苯胺,再利用溅射沉积、超声电沉积、浸渍拉膜等方法将纳米金属催化剂负载其上,从而制备具有多层次结构、柔性、无支撑的金属纳米催化剂/聚苯胺/石墨烯-离子液体-碳纳米管复合纸电极。优化各层面纳米材料的组成和结构,探讨微纳结构与识别效果之间的关系。考查复合纸电极对不同种类硝基芳烃的检测性能,建立灵敏、可靠的爆炸物检测分析方法。本研究为开发具有普适意义的高性能爆炸物检测试纸提供了创新方法,为研制新型爆炸物电化学传感器奠定了坚实基础,对预防和打击恐怖犯罪,维护世界和平意义重大。
英文摘要
Nitroaromatic explosives are widely used in terrorist attacks, their accurate, rapid and trace detection has become an important issue of international concern. To fill the domestic blank in the field of portable electrochemical detection device for explosives, we propose a new idea for fabricating highly sensitive paper electrode based on the layer-by-layer assembly and synergistic sensitization of various nanomaterials. Here is our design strategy: 1) graphene-ionic liquid-carbon nanotube hybrid paper is prepared and employed as substrate; 2)polyaniline is decorated on the surface and layer gap of the paper by electropolymerization; 3)metallic nanoparticle catalyst is coated on the as-prepared composite materials by sputter coating, ultrasonication electrodeposition and dip-coating techniques. Finally, a hierarchical, flexible, freestanding metallic nanoparticle catalyst/polyaniline/graphene-ionic liquid-carbon nanotube hybrid paper is obtained. The composition and structure of each level of the paper electrode are optimized to explore the relationship between the micro/nano structure and the recognition effect. The performance of paper electrode for detection of different nitroaromatic explosives is investigated, which could be used for establishing sensitive and reliable electroanalytical method for explosives detection. We envision that this proposal will provide innovative method on the fabrication of high performance test strip for explosive detection, and lay a solid foundation for the research and development of portable electrochemical sensor for explosives, and also is of great significance for preventing and fighting against terrorism, as well as safeguarding world peace.
硝基芳烃类爆炸物的准确、快速、痕量检测不仅对预防和打击恐怖犯罪意义重大,对监测和预防环境污染也至关重要。本项目以石墨烯、碳纳米管为基本构筑单元,通过离子液体进行表面修饰,以提高其可溶液操作性来制成浆料,利用真空抽滤法、溶液浇铸法和印刷法等制备了柔性自支撑纸电极。再通过超声电沉积法、浸渍拉膜法、原位化学还原法等将金属纳米粒子或金属氧化物负载其上协同增敏,制备了一系列不同结构和组成的纸电极,如:Pd纳米花/碳纳米管-石墨烯纳米片薄膜电极,聚苯胺/离子液体-碳纳米管-石墨烯复合纸,Pt纳米粒子/碳纳米管-MXene纸电极,PtPd合金/离子液体-石墨烯纸电极,纳米MnO2/离子液体-石墨烯纸电极,PtAu合金和Au纳米花/离子液体/石墨烯纸等,可用于硝基芳烃类爆炸物或其他小分子(H2O2,葡萄糖)的高灵敏电化学。其中,我们将Pd纳米花/碳纳米管-石墨烯修饰在丝网印刷电极上,与微型电化学工作站和平板电脑联用,开发了一款便携式爆炸物检测仪,对TNT的灵敏度为4.30 μA μM-1 cm-2,线性范围为0.2-100 μM,检测限为32.4 nM,对TNB的灵敏度为1.51 μA μM-1 cm-2,线性范围为0.1-100 μM,检测限为83.4 nM,可用于实际样品中微痕量硝基芳烃污染物的检测,相对标准偏差(RSD)小于5%,回收率(Recovery)大于95%。因此,本项目研发的石墨烯基柔性纸电极以及开发的便携式检测仪为微痕量的硝基芳烃类爆炸物的检测提供了一个全新的快速、准确、高效的方法,在国防和环境检测领域具有广泛的应用前景。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.carbon.2018.04.084
发表时间:2018-09
期刊:Carbon
影响因子:10.9
作者:Sun Yimin;Luo Shaohong;Sun Helei;Zeng Wei;Ling Chenxi;Chen Dugang;Chan Vincent;Liao Kin
通讯作者:Liao Kin
Colorimetric and fluorescent probes for real-time naked eye sensing of copper ion in solution and on paper substrate.
用于实时裸眼感测溶液中和纸质基材上的铜离子的比色和荧光探针
DOI:10.1098/rsos.171161
发表时间:2017-11
期刊:Royal Society open science
影响因子:3.5
作者:Chen D;Chen P;Zong L;Sun Y;Liu G;Yu X;Qin J
通讯作者:Qin J
DOI:--
发表时间:2019
期刊:储能科学与技术
影响因子:--
作者:孙贺雷;李云飞;易荣华;王若冲;周爱军;孙义民
通讯作者:孙义民
Multi-element doping design of high-efficient carbocatalyst for electrochemical sensing of cancer cells
用于癌细胞电化学传感的高效碳催化剂的多元素掺杂设计
DOI:--
发表时间:2018
期刊:Sensors & Actuators: B. Chemical
影响因子:--
作者:Jiangbo Xi;Yan Zhang;Qijun Wang;Jian Xiao;Kai Chi;Xianming Duan;Jun Chen;Chunyan Tang;Yimin Sun;Fei Xiao;Shuai Wang
通讯作者:Shuai Wang
Ultrasonic-electrodeposition of PtPd alloy nanoparticles on ionic liquid-functionalized graphene paper: towards a flexible and versatile nanohybrid electrode
PtPd 合金纳米颗粒在离子液体功能化石墨烯纸上的超声电沉积:面向灵活且多功能的纳米混合电极
DOI:10.1039/c5nr06912b
发表时间:2016-01-01
期刊:NANOSCALE
影响因子:6.7
作者:Sun, Yimin;Zheng, Huaming;Duan, Hongwei
通讯作者:Duan, Hongwei
国内基金
海外基金