用於檢測爆炸物蒸汽的光電導傳感器材料的製作方法
2023-06-10 12:56:36 2
專利名稱：用於檢測爆炸物蒸汽的光電導傳感器材料的製作方法
技術領域：
本發明一般而言涉及用於檢測爆炸物的材料和傳感器。因此，本發明一般而言涉及化學、材料科學和爆炸物領域。
背景技術：
一維(ID)納米結構代表納米級光電裝置的有吸引力的結構單元。在這些ID納米結構中，光電導材料因為其在光檢測器、光開關和傳感器中的應用引起了廣泛關注。迄今為止，這些納米結構的大多數由無機納米線和碳納米管制成，而對於有機材料，儘管相比於其無機對應物具有多種優勢——包括化學可調的電學和光學性質以及共形的柔性和適應性，但僅報導了幾種這類光電導ID納米結構。而且，在有限數量的證明了光電導性響應的ID有機納米材料中，大多數是P型半導體，即空穴充當輸送載流子。這部分地由於空氣穩定的n型有機材料的有限的可利用性。一種實現高光電導性響應的方法是由含有共價連接的電子給體(D)和受體(A)單元的結構單元分子製造ID納米材料，因為在光激發之後可以開始有效的電荷分離。然而，由於D/A部分之間的強的電荷轉移相互作用通常造成其堆積在彼此上，產生體相混合相(bulk-mixed phase),其中D+和A_之間的快速電荷複合控制(dominate) 了光生載流子的損失，所以將共價連接的D/A分子組裝成連續的ID堆積仍是挑戰性的。雖然對於許多D/A系統可以實現瞬時的光誘導電荷分離，但隨後遠程分子間電荷傳輸(朝向電極)通常是實現高效率光電流產生的瓶頸。迄今為止，只有少數D/A系統被成功的製造成可以提供高光電導性的分離的、高度組織的相。與無機化敏電阻器(chemiresistor)相比,有機半導體不僅提供容易的沉積過程，而且提供分析物分子的結合受體(bind receptor)的多種選擇和簡單調整。然而，在相同的基於化敏電阻器的傳感器中使用有機半導體材料的缺點是其差的導電性。儘管有機場效電晶體(FET)可以以與化敏電阻器工作類似的方式用作傳感器，但這種FET的製造是相對複雜的，並且性能受到很多因素影響，比如界面晶粒(boundary grain)、表面形態、分子結構等。
發明內容
已公認開發用於檢測爆炸物的光電導傳感器化合物是有利的。這種傳感器可以包括包含花四羧酸二醯亞胺的、具有大表面積、連續納米孔隙率(nanoporosity)的導電性納米結構，連續納米孔隙率能夠實現有效的蒸汽感測基於硝基的和其它的氧化性爆炸物，特別是具有太弱而不能通過傳統爆炸物檢測方法一例如基於螢光猝滅的感測一檢測出的氧化能力(或電子親和勢)的那些(例如硝基甲烷)。因此，本公開內容提供用於檢測爆炸物的具有結構I的光電導傳感器化合物
權利要求
1.用於檢測爆炸物的光電導傳感器化合物，其具有結構I:
2.權利要求I所述的光電導傳感器化合物，其中R是具有至少9個碳原子的直鏈烷基或者是具有式的
3.權利要求I所述的光電導傳感器化合物，其中R是十二烷。
4.權利要求I所述的光電導傳感器化合物，其中A選自
5.權利要求4所述的光電導傳感器化合物，其中A具有式-CH2-或-CH2CH2-。
6.權利要求I所述的光電導傳感器化合物，其中B選自胺、咔唑、芳族分子及其組合。
7.權利要求I所述的光電導傳感器化合物，其中B是N，N-二甲替苯胺或咔唑。
8.權利要求I所述的光電導傳感器化合物，其中Rl至R8每個是氫。
9.權利要求I所述的光電導傳感器化合物，其中所述爆炸物蒸汽選自硝基甲烷、硝化甘油、乙二醇二硝酸酯、甲基磷酸二甲酯、及其複合材料或組合。
10.用於檢測爆炸物的光電導傳感器，包括 a) —對電極，其至少一個包括權利要求I所述的光電導傳感器化合物形成的納米結構的組件。
11.權利要求10所述的傳感器,其中所述納米結構是納米帶。
12.權利要求11所述的傳感器，其中所述納米帶具有大約5nm至大約IOOnm的厚度、150nm至400 u m的長度和IOnm至50nm的寬度。
13.檢測爆炸物的方法，包括 a)將權利要求I所述的光電導傳感器化合物暴露於懷疑的爆炸物源；和 b)在所述傳感器化合物暴露於所述懷疑的爆炸物源之後顯示導電性變化。
14.權利要求13所述的方法，進一步包括再生所述光電導傳感器。
15.權利要求14所述的方法，其中所述再生通過暴露於空氣基本上是完全可逆的。
16.權利要求13所述的方法，其中所述爆炸物源是爆炸物蒸汽。
17.權利要求16所述的方法，其中所述爆炸物蒸汽包括選自硝基甲烷、硝化甘油、乙二醇二硝酸酯、甲基磷酸二甲酯(DMMP)及其組合的成員。
18.權利要求16所述的方法,其中所述爆炸物蒸汽以500ppb至IOOOppm存在。
全文摘要
用於檢測爆炸物的光電導傳感器化合物可以具有結構(I)其中R是形態控制基團，A是連接基，B是電子給體，選擇性用於在照射之後將電子轉移至PTCDI主鏈以使所得的納米結構具有導電性，以及R1至R8是側基。
文檔編號G01N31/22GK102762566SQ201080064611
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者臧泠, 車延科 申請人:猶他大學研究基金會