一種潛指紋檢測探針及其制備方法
【專利說明】一種潛指紋檢測探針及其制備方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明屬于納米復合材料及其應用技術領域，具體涉及一種單分散響鈴型結構Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米復合材料的制備方法及其在潛指紋顯現中的應用。
【背景技術】
[0003]指紋，即人體手部皮膚的花紋，通常意義上的指紋，是指人的手指第一節手掌面皮膚上的乳突線花紋二指紋在偵查斷案中的應用由來已久。因為它具有特殊的生理結構和特征體系，所以成為了一種頗具優越性的物證。指紋終身不變是指從胎兒6個月形成指紋之時起，經出生到死后真皮乳突層腐爛之時止，手指乳突線花紋類型、具體形態，各個細節特征的形狀、數量、位置和相互關系所構成的特征總和始終不變。通過分析、比對潛在指紋和已知個體指紋，可以作出確定或排除某個犯罪嫌疑人的結論。早期的指紋鑒定主要是指對遺留在犯罪現場的可見指紋進行肉眼識別;現代的法庭科學工作者則利用多種科學技術搜尋指紋。目前應用于現場指紋顯現的方法主要有:光學顯現法、物理顯現法和化學顯現法。這些方法的共同弱點是靈敏度低，其中有的方法應用后對DNA測試的靈敏度和結果產生干擾。相比其它方法，熒光顯現法具有特殊的優勢，可以顯現一些分辨不明顯的背景表面的潛指紋，目前使用的光致發光技術同時產生的背景熒光對常規的光致發光生物印跡識別的干擾很大，難達到預期的要求。因此，無毒化、易操作和高靈敏度現場生物印跡顯現技術的研發已成為法庭科學研究的重點和世界各國刑事技術人員的努力方向。
[0004]稀土上轉換發光納米材料是一類利用近紅外光激發而短波長發射的熒光材料。上轉換發光納米材料能夠克服下轉換熒光材料成像時背景熒光強的缺點而受到廣泛的關注，它可以通過多光子機制將近紅外光轉換成短波輻射，發射出紫外或者可見光。該類材料相比其它熒光材料具有諸多優點:化學穩定性好，發光過程幾乎不受溫度、濕度、pH等的影響；光化學穩定性好，長時間在強光或激發光照射下仍具有很高的光學穩定性;上轉換發光材料激發波長一般是近紅外光，而在生物體系中，大部分干擾物不會被激發，降低了檢測背景，使得靈敏度獲得很大的提高；上轉換發光材料的近紅外或紅外激發光波長長，能量低，所以可以很好的穿透一些生物組織而不會對其產生傷害；發光波長可調，合成過程中摻雜不同的稀土離子可以得到不同顏色的發射熒光。從以上優點可以看出上轉換納米材料是一類非常優越的生物標記材料。因此，我們為適應更多的應用條件和使用范圍，發明了一種兼具磁性和上轉換焚光的Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米粒子，可以作為顯現試劑顯現潛指紋，材料合成方法簡單且顯現過程快。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種單分散響鈴型結構Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米復合材料的制備方法及其在潛指紋顯現中的應用，使用該方法制備的單分散響鈴型結構Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米復合材料分散性好、磁性強、熒光強度高，可顯現A4紙、玻璃片、實驗臺、蘋果及皮革表面潛在指紋。粉末粘附在潛指紋的汗液上而顯出紋線，多余的粉末會被磁刷吸走，可觀察到清晰的指紋紋路。在980 nm激光光源照射下，可觀察到發光的指紋紋路。
[0006]本發明單分散響鈴型結構Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米復合材料的制備方法包括如下步驟:
(1)將一定量的三氯化鐵溶液(2X10—2 M)加入到一個帶有冷凝管的圓底燒瓶中，在100 °C油浴中磁力攪拌反應70?80 h，反應完成后進行離心分離，所得固體再用去離子水洗滌數次，所得固體50?75 °(:真空干燥8?10 h，即得干燥Fe302納米粒子。
[0007](2)將4?6 mg步驟(1)得到的Fe302納米粒子、50?100 yL聚丙烯酸水溶液(0.2g/mL)和75?150 yL的氨水(2 mol/L)和10?15mL去離子水加入到100 mL圓底燒瓶中，超聲分散10?20 min。
[0008](3)在磁力攪拌下將100?150 mL異丙醇緩慢滴加入步驟(2)得到的溶液中，隨后將 10 ?15 mg GdCls.6H20、2 ?3 mg YC13.6H2O和0.2 ?0.3 mg ErCls.6H2O先后加入到溶液中，磁力攪拌2_4h，反應完成后進行離心分離，所得固體50?75 °(:真空干燥8?12
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[0009](4)將步驟(3)得到的固體置于管式爐中，在600?700 °(:氬氣保護下煅燒2?3h，得到響鈴型結構Fe304@Gd203: Y3+/Er3+納米復合材料。
[0010]
本發明具有如下優點:
1.本發明采用獨特的PAA-NH4模版法，借助其的導向與穩定作用，合成響鈴型結構納米粒子，既縮短了反應步驟又保證了粒子的高分散性。
[0011]2.本發明得到的單分散Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米粒子是一種兼具磁性和上轉換熒光的多功能納米粒子，可應用于更多條件和范圍，并且無毒副作用。
[0012]3.本發明得到的單分散Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米粒子，其殼為上轉換發光納米材料，能夠克服下轉換熒光材料成像時背景熒光強的缺點，大大提高顯示效果。
[0013]4.本發明得到的單分散Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米粒子粒徑均勻、分散性好，可以顯現各種質地表面(A4紙、玻璃片、實驗臺面、蘋果及皮革表面)的潛指紋。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1、為本發明制備得到的Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米粒子的透射電鏡圖；
圖2、為用Fe304@Gd203: Y3+/Er3+材料刷顯現玻璃表面潛指紋的圖像；
圖3、為用Fe304@Gd203:Y3+/Er3+材料刷顯實驗臺表面潛指紋的圖像；
圖4、為用Fe304@Gd203: Y3+/Er3+材料刷顯滲透性客體A4紙表面潛指紋的圖像；
圖5、為用Fe304@Gd203:Y3+/Er3+材料刷顯蘋果表面潛指紋的圖像。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例進一步闡述本發明，實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的保護范圍。
具體實施例
[0018]實施例1:
將100 mL三氯化鐵水溶液(2X10—2 M)加入到一個帶有冷凝管的圓底燒瓶中，在100 °C油浴中磁力攪拌反應70 h，用去離子水洗滌、超聲、并離心(7000 rpm，10 min)，反復超作三次，所得固體75 °(:真空干燥8 h，即得干燥Fe302納米粒子。將5 mg已制備好的Fe302納米粒子和10 mL去離子水加入100 mL燒瓶中，超聲分散10 min后，先后加入50 pL 0.2 g/mL PAA水溶液和 75 pL 2 mol/L 的氨水，隨后將 10 mg GdCl3.6H20、2 mg YC13.6H2O和0.2 mgΕΚ:13.6Η20先后加入到溶液中，磁力攪拌2 h，反應完成后進行離心分離，所得固體75 °(:真空干燥8 h。得到的固體置于管式爐中，在600 °(:氬氣保護下煅燒2 h，得到響鈴型結構Fe304iGd203: Y3+/Er3+納米復合材料。
[0019]
實施例2:
將80 mL三氯化鐵水溶液(2X10—2 M)加入到一個帶有冷凝管的圓底燒瓶中，在100 °C油浴中磁力攪拌反應80 h，用去離子水洗滌、超聲、并離心(9000 rpm，5 min)，反復超作三次，所得固體70 °(:真空干燥9 h，即得干燥Fe302納米粒子。將4 mg已制備好的Fe302納米粒子和10 mL去離子水加入100 mL燒瓶中，超聲分散10 min后，先后加入70 pL 0.2 g/mL PAA水溶液和70 pL 2 mol/L的氨水，隨后將 12 mg GdCb.6H20、2.2 mg YC13.6H2O和0.22 mgΕΚ:13.6Η20先后加入到溶液中，磁力攪拌2 h，反應完成后進行離心分離，所得固體70 °(:真空干燥9 h。得到的固體置于管式爐中，在700 °(:氬氣保護下煅燒2 h，得到響鈴型結構Fe304iGd203: Y3+/Er3+納米復合材料。
[0020]
實施例3:
將100 mL三氯化鐵水溶液(2X10—2 M)加入到一個帶有冷凝管的圓底燒瓶中，在100 °C油浴中磁力攪拌反應80 h，用去離子水洗滌、超聲、并離心(8000 rpm，8 min)，反復超作三次，所得固體60 °(:真空干燥10 h，即得干燥Fe302納米粒子。將5 mg已制備好的Fe302納米粒子和10 mL去離子水加入100 mL燒瓶中，超聲分散8 min后，先后加入100 pL 0.2 g/mL PAA水溶液和 100 pL 2 mol/L的氨水，隨后將 15 mg GdCl3.6H20,2.5 mg YC13.6H2O和0.25mg ErCl3.6H2O先后加入到溶液中，磁力攪拌2 h，反應完成后進行離心分離，所得固體60°(:真空干燥10 h。得到的固體置于管式爐中，在700 °C氬氣保護下煅燒3 h，得到響鈴型結構Fe304iGd203: Y3+/Er3+納米復合材料。
[0021 ]所述的制備出的單分散響鈴型結構Fe304@Gd203:Y3+/Er3+納米復合材料用于指紋顯。使用時，用磁性刷吸起磁性粉末，粉末在磁力的作用下形成“磁力粉穗”，用粉穗尖端輕刷印有潛指紋的各種客體表面，包括A4紙、玻璃片、實驗臺面、蘋果及皮革表面，即可觀察到顯現指紋紋路，磁性熒光粉末在980 nm激光光源下，顯現出發綠色光的指紋紋路，用數碼相機拍照即可。
【主權項】
1.一種潛指紋檢測探針的制備方法，其特征是具體步驟如下: 將一定量的三氯化鐵溶液2 ΧΙΟ—2 Μ加入到一個帶有冷凝管的圓底燒瓶中，在100 °(:油浴中磁力攪拌反應70?80 h，反應完成后進行離心分離，所得固體再用去離子水洗滌數次，所得固體50?75 °(:真空干燥8?10 h，即得干燥Fe302納米粒子； 將4?6 mg步驟(1)得到的Fe302納米粒子、50?100 yL聚丙烯酸水溶液0.2 g/mL和75~ 150 yL的氨水2 mol/L和10 ~ 15mL去離子水加入到100 mL圓底燒瓶中，超聲分散10 ~20 min； 在磁力攪拌下將100?150 mL異丙醇緩慢滴加入步驟(2)得到的溶液中，隨后將10?15 mg GdCb.6H20、2 ?3 mg YC13.6H2O和0.2 ?0.3 mg ErCb.6H2O先后加入到溶液中，磁力攪拌2-4h，反應完成后進行離心分離，所得固體50?75 °(:真空干燥8?12 h; 將步驟(3)得到的固體置于管式爐中，在600?700 °(:氬氣保護下煅燒2?3 h，得到Fe304iGd203: Y3+/Er3+納米復合材料。2.按照權利要求1所述的方法制備的潛指紋檢測探針在顯現紙、玻璃片、實驗臺面、蘋果及皮革表面的潛在指紋方面的應用。
【專利摘要】本發明屬于一種潛指紋檢測探針及其制備方法，提供一種單分散響鈴型結構Fe3O4Gd2O3:Y3+/Er3+納米復合材料的制備方法及其在潛指紋顯現中的應用。利用高溫水解法，以無水FeCl3為原料合成Fe2O3納米粒子，隨后在異丙醇-水混合體系中，對Fe2O3納米粒子進行PAA-NH4包覆，再向體系中加入GdCl3·6H2O、YCl3·6H2O和ErCl3·6H2O水溶液，攪拌、離心、烘干，再高溫煅燒，既可得到單分散響鈴型結構Fe3O4Gd2O3:Y3+/Er3+納米復合材料。本發明制備的復合材料分散性好，兼具磁性和熒光性能，可顯現A4紙、玻璃片、實驗臺面、蘋果及皮革表面的潛在指紋。
【IPC分類】C09K11/78, C09K11/02, A61B5/1172
【公開號】CN105482804
【申請號】CN201610012292
【發明人】李鹿, 王春剛, 蘇忠民, 李光哲
【申請人】東北師范大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月11日