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

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51504168
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 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
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

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。

结项摘要

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。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(3)
Engineering closed-cell structure in lightweight and flexible carbon foam composite for high-efficient electromagnetic interference shielding
采用轻质柔性碳泡沫复合材料设计闭孔结构,实现高效电磁干扰屏蔽
  • 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
Inorganic/polymer-graphene hybrid gel as versatile electrochemical platform for electrochemical capacitor and biosensor
无机/聚合物-石墨烯混合凝胶作为电化学电容器和生物传感器的多功能电化学平台
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2018.02.099
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Sun, Yimin;Zeng, Wei;Liao, Kin
  • 通讯作者:
    Liao, Kin
N、B共掺杂MXene复合材料的制备及其电化学性能研究
  • 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
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
One-pot synthesis of high-density Pd nanoflowers decorated 3D carbon nanotube-graphene network modified on printed electrode as portable electrochemical sensing platform for sensitive detection of nitroaromatic explosives
一锅合成高密度钯纳米花装饰的印刷电极上修饰的3D碳纳米管-石墨烯网络作为便携式电化学传感平台用于灵敏检测硝基芳香族炸药
  • DOI:
    10.1016/j.jelechem.2018.12.028
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Journal of Electroanalytical Chemistry
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Zeng Wei;Devaraj Manoj;Sun Helei;Yi Ronghua;Huang Xiaohuan;Sun Yimin
  • 通讯作者:
    Sun Yimin

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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