西南科技大学何毅课题组在可视化检测爆炸物领域取得重要进展

公共安全关系到每个人的生命安危。爆炸物爆炸是威胁公共安全最严重的方式之一。因此，对爆炸物进行快速现场检测在防范公共安全风险、刑事侦查与反恐领域均具有极其重要的现实意义。然而现有的仪器分析手段，难以实现爆炸物的现场可视化检测。

针对这一瓶颈问题，西南科技大学国防科技学院何毅研究员课题组致力于开发简便可靠的爆炸物比色可视化分析方法，期望用于实际环境中的爆炸物现场定性鉴别与痕量检测。在先前的工作中，他们利用基于点击化学反应与金纳米，构建了针对聚叠氮缩水甘油醚爆炸物的高灵敏度可视化比色检测方法（Chem. Commun., 2015, 51, 12092）。另外，他们还采用皮克林乳液模拟细胞器，巧妙地将爆炸物碱性水解反应与小分子底物酸性生色反应串联，实现了同一反应容器中的酸碱反应同时发生，最终实现了对黑索金（RDX）和奥克托今（HMX）爆炸物的可视化检测（Anal. Chem., 2018, 90, 11665）。

最近，该课题组发现蓝光LED可以直接诱导邻苯二胺（OPD）的自催化氧化，产生黄色的2,3-二氨基吩嗪。其反应机理为激发态的2,3-二氨基吩嗪与溶解氧之间的能量共振转移，产生具有强氧化性的单线态氧（¹O₂），加速OPD的氧化。OPD的自催化氧化反应可以通过溶液的pH及光照时间予以调控。此外，研究表明，三氨基三硝基苯（TATB）爆炸物能进一步增强OPD的自催化氧化反应，缩短生色反应的时间。增强机理主要归因于TATB爆炸物独特的层状结构，抑制了2,3-二氨基吩嗪分子间的π-π堆积作用，从而促进¹O₂的产生。在此基础上，建立了一种动态范围可调的TATB爆炸物比色可视化检测新方法，检出限低至2.7 nM。当TATB爆炸物浓度超过60 nM时，通过肉眼观察即可判断TATB爆炸物的存在，成功实现了对TATB爆炸物的高灵敏度、高选择性、可视化检测。

图1. TATB爆炸物的可视化分析原理示意图

该工作发表在Analytical Chemistry上。

此项研究得到了国家自然科学基金、西南科技大学龙山学术人才科研支持计划的资助。

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Direct Blue Light-Induced Autocatalytic Oxidation of o‑Phenylenediamine for Highly Sensitive Visual Detection of Triaminotrinitrobenzene

Jinhu Wang, Hua Li, Yanhua Cai, Dunju Wang, Liang Bian, Faqin Dong, Haili Yu, Yi He

Anal. Chem., 2019, 91, 6155-6161, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b00759

何毅课题组主页

http://homepage.swust.edu.cn/yhe2014

相关文章链接：

1.https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/CC/C5CC04571A#!divAbstract

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Chem. Commun., 2015, 51, 12092-12094.  

2.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.8b03331

Compartmentalizing Incompatible Tandem Reactions in Pickering Emulsions To Enable Visual Colorimetric Detection of Nitramine Explosives Using a Smartphone

Anal. Chem., 2018, 90, 11665-11670.

3.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b00759

Direct Blue Light-Induced Autocatalytic Oxidation of o-Phenylenediamine for Highly Sensitive Visual Detection of Triaminotrinitrobenzene

Anal. Chem., 2019, 91, 6155-6161.