快速检测爆炸物中三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯和硫磺的试剂

1.本发明属于环境和制式、非制式爆炸物原料检测领域，涉及一种快速检测爆炸物中三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯、硫磺的试剂。


背景技术：

2.2,4,6-三硝基甲苯(tnt)、二硝基甲苯(dnt)、特屈儿、pa是常用的硝基芳烃类炸药。硝基芳烃类炸药具有生物累积性和高毒性，它们的化学结构不稳定，会对生态环境和公共安全造成不利影响(carbon,2017,10:314-319)。不合理的使用会导致其释放到土壤、地下水甚至食物中，使人们遭遇贫血、肝损伤、白内障和癌症等健康问题(forensic science international,2012,222:340-345)。硝基芳香烃类爆炸物在室温条件下的饱和蒸汽压相对较低，给检测造成极大的困难。硫磺在我国的使用有着悠久的历史，早在一千多年前我们的祖先就用硫磺发明了火药。由于硫磺广泛应用于农业生产、工业以及生活上，包括硫磺矿、杀虫剂、油井、黑火药、硫化橡胶、火柴头、硫磺皂或膏，化学性质活泼，与氧化剂混合溶液发生燃烧或爆炸等特点。常用的硝基芳烃类炸药和硫磺的检测方法主要在场外进行，涉及复杂仪器，如气相色谱法(journal of chromatographic science,1998,36:406
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416)、高效液相色谱法(analyst 2014,139：807-812)、质谱法(journal of materials chemistry,200035:337
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346)、表面增强拉曼光谱法(analyst,2014,139:807-812)、表面等离子体共振光谱法(sensors and actuators,b,2014,804
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811)、化学发光和比色法等。这些技术大多数都具有灵敏高效的特点，但频繁的仪器校准、冗长和繁琐的操作程序限制了它们在现场分析中的应用。刘勇等人公开了一种检测爆炸物的比色凝胶膏剂，该膏剂由水凝胶、比色试剂、保湿剂、增稠剂组成，需在紫外光固化条件下制成，条件苛刻，成分复杂，检测不同的爆炸物需要添加不同的比色试剂制备相对应的膏剂，不能一种膏剂同时检测多种爆炸物。(cn 110849871 a)
3.在本发明中，基于比色的检测方法，提供了一种含有有机探针和还原剂的检测试剂，可以同时区分三硝基甲苯(tnt)、特屈儿、苦味酸(pa)、二硝基甲苯(dnt)和硫磺(s)五种物质，这种试剂制备简单、操作方便、快速、灵敏、高选择性，可以达到一种检测试剂检测多种爆炸物的目的，同时为实现可视化检测爆炸物提供一种快速有效的手段。


技术实现要素：

4.本发明目的在于，提供了一种快速检测爆炸物中三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯、硫磺的试剂。该试剂基于化学比色法，由有机探针(e)2-(3-氰基-4-(4-(二甲胺基)苯乙烯基)-5,5-二甲基呋喃-2(5h)-亚基)丙二腈、还原剂硼氢化钠或硼氢化钾和溶剂配制而成，根据反应后颜色的不同变化确定是否存在三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯和硫磺。若待测物中含有三硝基甲苯(tnt)，试剂由无色透明变为古粉红色；若待测物中含有特屈儿，试剂的颜色变为石南紫色；若待测物中含有苦味酸(pa)，试剂的颜色变成橘
红色；若待测物中含有二硝基甲苯(dnt)，试剂的颜色变为龙胆蓝色；若待测物中含有硫磺(s)时，试剂的颜色变成苔藓绿色。本发明所述的试剂可用于爆炸案件和搜排爆现场中的爆炸物及其残留物中tnt、特屈儿、pa、dnt和s的快速定性检测。具有成本低、反应条件简单，易于制备、重现性良好、灵敏度高等特点。
5.本发明所述的一种快速检测爆炸物中三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯、硫磺的试剂，该试剂是由有机探针、还原剂和溶剂配制而成，其中：
6.有机探针的化学名称为：(e)2-(3-氰基-4-(4-(二甲胺基)苯乙烯基)-5,5-二甲基呋喃-2(5h)-亚基)丙二腈；
7.还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾；
8.溶剂为n，n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或乙二醇苯甲醚；
9.试剂配制方法：
10.a、将有机探针(e)2-(3-氰基-4-(4-(二甲胺基)苯乙烯基)-5,5-二甲基呋喃-2(5h)-亚基)丙二腈溶于溶剂为n，n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或乙二醇苯甲醚中，配制成浓度为0.01-5μg/μl的探针溶液；
11.b、按质量比20:1-5:1将步骤a得到的探针溶液加入还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾，超声，时间为5-20min，即得到快速检测爆炸物三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯和硫磺的试剂。
12.所述一种快速检测爆炸物中三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯、硫磺的试剂，检测三硝基甲苯时溶液由无色透明变为古粉红色，检测特屈儿时溶液变为石南紫色，检测苦味酸时溶液变成橘红色，检测二硝基甲苯时溶液变为龙胆蓝色，检测硫磺时溶液变成苔藓绿色。
13.本发明所述的一种快速检测爆炸物中三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯、硫磺的试剂，所述有机探针的化学结构为(ⅰ)：
[0014][0015]
该有机探针的化学名称为：(e)2-(3-氰基-4-(4-(二甲胺基)苯乙烯基)-5,5-二甲基呋喃-2(5h)-亚基)丙二腈，命名为dma-cn；
[0016]
将配制的检测试剂应用于三硝基甲苯(tnt)、特屈儿、苦味酸(pa)、二硝基甲苯(dnt)、硫磺(s)的比色检测，具体方法如下：
[0017]
(1)称取0.0227g的三硝基甲苯(tnt)溶解在10ml乙腈中，配制成标准溶液浓度为10mm的三硝基甲苯(tnt)溶液；称取0.0287g的特屈儿溶解在10ml乙腈中，配制成标准溶液
浓度为10mm的特屈儿溶液；称取0.0183g的苦味酸(pa)溶解在10ml丙酮中，配制成标准溶液浓度为8mm的苦味酸(pa)溶液；称取0.1821g的二硝基甲苯(dnt)溶解在10ml丙酮中，配制成标准溶液浓度为0.1m的二硝基甲苯(dnt)溶液；称取1.6g的硫磺(s)溶解在10ml甲苯中，配制成标准溶液浓度为5m的硫磺(s)溶液；
[0018]
(2)用紫外-可见分光光度计测试试剂在三硝基甲苯(tnt)、特屈儿、苦味酸(pa)、二硝基甲苯(dnt)、硫磺(s)加入前后的吸光度变化，以及颜色变化；
[0019]
(3)中用紫外-可见吸收光谱扫描的检测试剂体积为3ml，分别加入不同浓度的标准tnt、特屈儿、pa、dnt、s溶液体积为20μl。
[0020]
本发明所述的一种快速检测爆炸物中三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯、硫磺的试剂，主要针对制式爆炸物中的三硝基甲苯(tnt)、特屈儿、苦味酸(pa)、二硝基甲苯(dnt)和非制式爆炸物中硫磺(s)的成分进行检测，解决了当前检测手段无法同时区分三硝基甲苯(tnt)、特屈儿、苦味酸(pa)、二硝基甲苯(dnt)、硫磺(s)试剂稳定性差的难题，该检测试剂绿色无毒、高稳定、快速、可视化、低成本。
[0021]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0022]
1.本发明的检测试剂可以同时实现对三硝基甲苯(tnt)、特屈儿、苦味酸(pa)、二硝基甲苯(dnt)、硫磺(s)的检测，节约成本，检测效率高；
[0023]
2.本发明的检测试剂能够灵敏、高选择性的检测三硝基甲苯(tnt)、特屈儿、苦味酸(pa)、二硝基甲苯(dnt)、硫磺(s)；
[0024]
3.本发明的检测试剂反应快速，1s内就可以实现对三硝基甲苯(tnt)、特屈儿、苦味酸(pa)、二硝基甲苯(dnt)、硫磺(s)的识别；
[0025]
4.本发明的检测试剂检测三硝基甲苯(tnt)、特屈儿、苦味酸(pa)、二硝基甲苯(dnt)、硫磺(s)，无需复杂的分析设备，可以直接裸眼识别检测；
[0026]
5.本发明的检测试剂无需将待测物进行任何的前期处理，操作简单，方便推广应用。
附图说明
[0027]
图1为本发明试剂(溶剂为n，n-二甲基甲酰胺(dmf)，nabh4与dma-cn质量比为10:1)与10mm tnt反应前后的紫外-可见吸收光谱图，插图为相机拍摄的试剂与tnt反应前后颜色变化照片；
[0028]
图2为本发明试剂(溶剂为二甲基亚砜，kbh4与dma-cn质量比为6:1)与10mm特屈儿反应前后的紫外-可见吸收光谱图，插图为相机拍摄的反应前后试剂颜色变化照片；
[0029]
图3为本发明试剂(溶剂为n，n-二甲基甲酰胺(dmf)，nabh4与dma-cn质量比为14:1)与8mm苦味酸反应前后的紫外-可见吸收光谱图，插图为相机拍摄的反应前后试剂颜色变化照片。
[0030]
图4为本发明试剂(溶剂为乙二醇苯甲醚，kbh4与dma-cn质量比为20:1)与0.1m dnt反应前后的紫外-可见吸收光谱图，插图为相机拍摄的反应前后试剂颜色变化照片；
[0031]
图5为本发明试剂(溶剂为n，n-二甲基甲酰胺(dmf)，nabh4与dma-cn质量比为5:1)与5m硫磺反应前后的紫外-可见吸收光谱图，插图为相机拍摄的反应前后试剂颜色变化照片。
具体实施方式
[0032]
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但发明不限制于这些实施例。
[0033]
实施例1
[0034]
a、室温下，将有机探针(e)2-(3-氰基-4-(4-(二甲胺基)苯乙烯基)-5,5-二甲基呋喃-2(5h)-亚基)丙二腈10mg溶于溶剂为n，n-二甲基甲酰胺50ml中，配制成浓度为0.2μg/μl的探针溶液；
[0035]
b、将步骤a得到的探针溶液加入还原剂为硼氢化钠100mg，超声，时间为5min，即得到快速检测爆炸物三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯和硫磺无色的检测试剂。
[0036]
量取3ml的检测试剂于石英比色皿中，再加入已配制的10mm三硝基甲苯(tnt)标准液20μl，紫外-可见分光光度计进行紫外-可见吸收光谱扫描，三硝基甲苯(tnt)加入前后的谱图如图1所示，通过对比反应前后谱图可以看出，反应后511nm处出现了明显的吸收峰，对反应前后的试剂进行直接拍照(如图1所示)，对比反应前后试剂照片可以看出反应后试剂由无色变为了古粉红色。
[0037]
实施例2
[0038]
a、室温下，将有机探针(e)2-(3-氰基-4-(4-(二甲胺基)苯乙烯基)-5,5-二甲基呋喃-2(5h)-亚基)丙二腈5mg溶于溶剂为二甲基亚砜500ml中，配制成浓度为0.01μg/μl的探针溶液；
[0039]
b、将步骤a得到的探针溶液加入还原剂为硼氢化钾30mg，超声，时间为10min，即得到快速检测爆炸物三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯和硫磺无色的试剂。
[0040]
量取3ml的检测试剂于石英比色皿中，再加入已配制的10mm特屈儿标准液20μl，紫外-可见分光光度计进行紫外-可见吸收光谱扫描，特屈儿加入前后的谱图如图2所示，通过对比反应前后谱图可以看出，反应后520nm处出现了明显的吸收峰，对反应前后的试剂进行直接拍照(如图2插图所示)，对比反应前后试剂照片可以看出反应后试剂由无色变为了石南紫色。
[0041]
实施例3
[0042]
a、室温下，将有机探针(e)2-(3-氰基-4-(4-(二甲胺基)苯乙烯基)-5,5-二甲基呋喃-2(5h)-亚基)丙二腈5mg溶于溶剂为n，n-二甲基甲酰胺50ml中，配制成浓度为0.1μg/μl的探针溶液；
[0043]
b、将步骤a得到的探针溶液加入还原剂为硼氢化钠60mg，超声，时间为15min，即得到快速检测爆炸物三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯和硫磺无色的试剂。
[0044]
量取3ml的检测试剂于石英比色皿中，再加入已配制的8mm苦味酸标准液20μl，紫外-可见分光光度计进行紫外-可见吸收光谱扫描，苦味酸加入前后的谱图如图3所示，通过对比反应前后谱图可以看出，反应后420nm和517nm处出现了两个明显的吸收峰，对反应前后的试剂进行直接拍照(如图3插图所示)，对比反应前后试剂照片可以看出反应后试剂由无色变为了橘红色。
[0045]
实施例4
[0046]
a、室温下，将有机探针(e)2-(3-氰基-4-(4-(二甲胺基)苯乙烯基)-5,5-二甲基呋喃-2(5h)-亚基)丙二腈10mg溶于溶剂为乙二醇苯甲醚20ml中，配制成浓度为2μg/μl的探针溶液；
[0047]
b、按质量比20:1-5:1将步骤a得到的探针溶液加入还原剂为硼氢化钾200mg，超声，时间为20min，即得到快速检测爆炸物三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯和硫磺的试剂。
[0048]
量取3ml的检测试剂于石英比色皿中，再加入已配制的0.1m二硝基甲苯(dnt)标准液20μl。紫外-可见分光光度计进行紫外-可见吸收光谱扫描，二硝基甲苯(dnt)加入前后的谱图如图4所示，通过对比反应前后谱图可以看出，反应后592nm处出现了明显的吸收峰。对反应前后的试剂进行直接拍照(如图4插图所示)，对比反应前后试剂照片可以看出反应后试剂由无色变为了龙胆蓝色。
[0049]
实施例5
[0050]
a、室温下，将有机探针(e)2-(3-氰基-4-(4-(二甲胺基)苯乙烯基)-5,5-二甲基呋喃-2(5h)-亚基)丙二腈100mg溶于溶剂为n，n-二甲基甲酰胺20ml中，配制成浓度为5μg/μl的探针溶液；
[0051]
b、将步骤a得到的探针溶液加入还原剂为硼氢化钠500mg，超声，时间为20min，即得到快速检测爆炸物三硝基甲苯、特屈儿、苦味酸、二硝基甲苯和硫磺的试剂。
[0052]
量取3ml的检测试剂于石英比色皿中，再加入已配制的5m硫磺标准液20μl，紫外-可见分光光度计进行紫外-可见吸收光谱扫描，硫磺加入前后的谱图如图5所示，通过对比反应前后谱图可以看出，反应后619nm处出现了明显的吸收峰，对反应前后的试剂进行直接拍照(如图5插图所示)，对比反应前后试剂照片可以看出反应后试剂由无色变为了苔藓绿色。
[0053]
上述实施方式描述了本发明，应当理解的是，在不违背本发明的精神的前提下，本试剂用于其它领域中的tnt、dnt、特屈儿、苦味酸、s检测同样适用。本发明中的试剂组分比例可以调动，且这些变动同样属于本发明的范围。