[发明专利]基于荧光含能分子对炸药的原位标记与视觉示踪的方法

说明书

本发明公开了基于荧光含能分子对炸药的原位标记与视觉示踪的方法，包括如下步骤：步骤1：荧光含能分子的构建；步骤2：荧光含能分子光谱性质的考察；步骤3：荧光含能分子的发光信号优化；步骤4：荧光含能分子对炸药的标记与示踪。本发明针对炸药的标记与示踪技术，提出扩大炸药的共轭体系，调控硝基的化学位置是其作为生色基团以增强吸光效率，进而使得硝基不仅不会淬灭炸药分子的荧光，反而会增强炸药分子的荧光，从而实现对炸药的标记与示踪。

技术领域

本发明涉及含能材料、公共安全以及环境保护等技术领域，本发明的实施方式涉及通过荧光含能分子自身荧光信号对其自身存在及含量的进行分析，并可将其掺杂于其他炸药进而对其他炸药进行标记与示踪，以提高其他炸药的检测灵敏度与裸眼可视性。

背景技术

炸药作为一种高能材料，由于其高能特点和毁伤效应，被广泛用于武器系统、民用爆破等领域。炸药的分析检测不仅涉及其研制生产过程的质量控制，还涉及制造污水或使用现场的环境检测，此外，炸药的分析检测对于公共安全领域的恐怖爆炸预警具有重要作用。然而，炸药分子自身共轭体系较弱或具有强吸电子基团，使其自身无主动发射信号。当前，为实现炸药高灵敏的原位检测，通常需要额外的设计制备荧光传感材料，利用荧光传感材料与炸药分子相互作用引起的荧光淬灭来间接对炸药分子进行检测。大多数荧光材料为常规材料，自身不能作为含能材料，当其掺杂于炸药中会造成炸药能量的降低，不利于维持炸药的高能特征。发展兼具荧光和高能的新型材料，即荧光含能分子，不但可保持炸药的高能量，还可赋予炸药主动发射的信号，无需在额外制备传感材料即可实现炸药的分析检测与裸眼识别。然而，目前为止，仍未见荧光含能分子用于炸药标记与示踪的报道。

发明内容

当前，炸药分子自身共轭体系较弱，或炸药分子具有强吸电子的硝基基团，使其自身没有主动发射的荧光信号，无法直接对其进行原位检测与裸眼识别。为此，本发明提出了基于自身具有荧光发射信号的荧光含能分子，用于炸药分子的原位标记与视觉示踪分析。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

为实现硝基炸药的自身荧光发射，扩大炸药分子的共轭体系，使其产生荧光增强信号，考察其荧光性质，优化其荧光信号的产生条件，并将其掺杂于其他炸药分子中，考察其在溶液、固体状态的标记效果与示踪情况，最后基于荧光含能分子形成对炸药的高灵敏标记与可视化示踪技术。

为得到针对TATB的新型溶解技术与方法，本发明采取的具体技术方案如下：

(1)新型荧光含能分子的构建：为使硝基苯类炸药分子自身具有荧光效应，首先扩大硝基苯类炸药分子的共轭体系，苯基稠环数量不少于3个。接着，引入硝基作为生色团，并调控硝基位置使炸药分子的高的吸光系数和发光效率。此外，引入的硝基还作为致爆基团，提高荧光分子的能量水平，使其成为荧光含能分子。

(2)荧光含能分子光谱性质的考察：采用紫外吸收光谱仪考察荧光含能分子的紫外吸收光谱及其最大吸收波长，荧光光谱仪考察荧光含能分子的荧光发射光谱及其最大发射波长，计算荧光含能分子的摩尔吸光系数、斯托克斯位移以及荧光量子产率等光谱参数。

(3)荧光含能分子的发光信号优化：考察不同溶剂如乙腈、甲醇、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺等对荧光含能分子荧光信号的影响，分析不同的含水量对荧光含能分子荧光信号的影响，研究不同的pH值对荧光含能分子荧光信号的影响。优化上述条件，使得荧光含能分子具有最佳的荧光发射信号。

(4)荧光含能分子对炸药的标记与示踪：将一定含量的荧光含能分子掺杂到不发光的其他炸药如TNT、HMX及PETN中。建立液体样品高灵敏标记技术，采用荧光光谱仪考察荧光含能分子对其他炸药原位标记的检测灵敏度。建立固体样品的可视化示踪技术，采用荧光显微成像技术考察荧光含能分子对其他炸药可视化检测的灵敏度。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：