[发明专利]探测基于过氧化物的爆炸物的传感器和方法

说明书

相关申请

本申请要求2009年11月20日提交的共同未决的美国临时专利申请序列号61/263,233的权益，通过引用以其整体并入本文。

政府利益

在国家科学基金(National Science Foundation)资助的Grant#CBET730667和美国国土安全部(U.S.Department of Homeland Security)资助的Grant#2009-ST-108-LR0005下，本发明由政府支持产生。政府对该发明具有一定的权利。

发明背景

爆炸装置可以是难于探测的，因为其可以包含多种材料。具体地，许多爆炸物探测系统着眼于常规爆炸物并一般地不探测基于过氧化物的爆炸物。目前，有许多商业上可获得的用于过氧化物爆炸物探测的传感器系统或者装置，包括建立在色谱、质谱和酶催化上的那些。各种探测方法可以包括需要待测目标材料的样品。另外地，许多方法涉及化学鉴定，对这些化学鉴定，完整的多步骤仪器过程通常是耗时的——花费数分钟乃至数十分钟，并且是干扰性(intrusive)的。这种方法和系统并不适合便捷的、现场爆炸物筛查或者监控，尤其是当涉及移动个体或者交通工具时。主要由于弱的氧化力(弱的电子亲和力)并且缺乏硝基，通过直接感测过氧化物化合物探测这些爆炸物仍是困难的，所述弱的氧化力和缺乏硝基分别妨碍了通过荧光感测(通常基于电子转移焠灭)和常规的电子探测系统进行探测。

发明内容

探测爆炸物的传感器可以包括用具有下列结构的氧钛(钛氧，titanium oxo)化合物改性的多孔亲水材料：

其中L是配体。通过使氧钛化合物与过氧化氢络合以提供颜色变化，多孔亲水材料可能够探测过氧化氢蒸汽。

探测爆炸物的方法可以包括将用氧钛化合物改性的多孔亲水材料放置在具有过氧化氢蒸汽的区域中，其中氧钛化合物可具有下列结构：

其中L是配体，其中通过使氧钛化合物与过氧化氢络合以提供颜色变化，多孔亲水材料能够探测过氧化氢蒸汽；和鉴别颜色变化。

探测爆炸物的系统可以包括用具有下列结构的氧钛化合物改性的多孔亲水材料：

其中L是配体；其中通过使氧钛化合物与过氧化氢络合以提供颜色变化，多孔亲水材料能够探测过氧化氢蒸汽；和配置以测量颜色变化的与多孔亲水材料相关联的比色探测器。

因此，已经相当广义地列出本发明的更加重要的特征，以便更好地明白随后的其详细描述，并且以便可以更好地理解对现有技术的当前贡献。根据本发明的下列详细描述，参考附图和权利要求，本发明的其他特征将变得更加清楚，或者可以通过本发明的实践了解本发明的其他特征。

附图简述

由下列描述和所附权利要求，连同参考附图，本发明将变得更加完全清楚。理解这些附图仅仅描述本发明的示例性实施方式，因此不认为它们是本发明范围的限制。将容易理解，如在本文图中一般性描述和图解的，可以以多种不同的构造排列、设定大小和设计本发明的组件。但是，通过使用附图，将用另外的特征和细节，描述和解释本发明，其中：

图1示出根据本发明实施方式的多种环状骨架(scaffold)的自组装的示意图；

图2示出(A)通过柱状分子间π-π堆叠的1D自组装；(B)由图3中所示的相同四元环骨架自组装的纳米纤维的TEM图像；(C)由图3中所示的相同六元环骨架制造的超细纳米纤维的AFM图像；和(D)AFM高度曲线，其表示(C)的纳米纤维的直径；

图3(A)示出由苝改性壳多糖的合成获得的纳米原纤结构的照片(用LeicaDMI4000光学显微镜成像)；

图3(B)示出苝改性壳多糖的合成并且自组装成为纳米原纤结构的示意图；

图4是根据本发明实施方式各种硅胶条的照片，所述硅胶条包括暴露于过氧化物化合物的用氧钛化合物改性的多孔亲水材料；

图5是根据本发明实施方式，在其上具有氧钛化合物的二氧化硅薄膜的吸收光谱；

图6是根据本发明实施方式的纤维素原纤网络的光学照片；

图7是根据本发明实施方式，在加入0.04wt%H₂O₂之前(黑点的)和之后(灰色)草酸氧钛水溶液(3.9×l0^-4M)的UV-可见光吸收光谱；