Hierarchically structured nanocomposite films as highly sensitive chemosensory materials for TNT detection: Fid-Bau Portal

Hierarchically structured nanocomposite films as highly sensitive chemosensory materials for TNT detection

Tao, Shengyang / Shi, Zhenyu / Li, Guangtao / Li, Pei

Für den Nachweis von Spuren des Sprengstoffs 2,4,6-Trinitrotoluol wurde ein Fluoreszenzfarbstoff an Silica-Trägermaterial mit bimodaler Porenstruktur gebunden. Feststoffe mit einer hierarchischen Anordnung von Poren in zwei Größen (hier Makroporen und Mesoporen) eignen sich für Gassensoren, indem große Poren die Gasdurchlässigkeit erhöhen und kleinere Poren passend geformte Moleküle aufnehmen. Diese bekannte Eigenschaft des Kieselgels wurde jedoch erstmals mit einem organischen Molekül von spezialisierter Funktion zusammen genutzt. Porphyrinfarbstoff, fein verteilt in einer porösen Schicht auf Glasplättchen, reagierte auf Dämpfe, die von nur 1,5 g festem TNT ausgingen, mit dem fast vollständigen Verlust seiner Fluoreszenz. Die Sensor-Dünnschicht wurde wie folgt hergestellt: Eine wässrige Suspension von PMMA (Polymethylmethacrylat) wurde auf Glas aufgebracht und bildete beim Trocknen eine Monoschicht von Polymer-Mikrokugeln. Silica-Sol mit Spuren von Prophyrin-Silan wurde durch Schleuderbeschichten auf die Mikrokugeln gepresst, so dass nach Herauslösen des Polymers (mit Toluol und Ethanol) eine Silica-Dünnschicht mit großen, gleichmäßigen Poren zurückblieb. Die hexagonal orientierten Mesoporen hingegen waren bereits im Silica-Sol vorstrukturiert worden durch Anwesenheit des Templatmoleküls Cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB). Versuche bewiesen die Überlegenheit des bimodalen Verbundwerkstoffs gegenüber den Einzelbestandteilen, die ebenfalls (allerdings schwächer) durch Fluoreszenzverlust TNT anzeigen.