De papillaire patronen op menselijke vingers blijven in principe onveranderd in hun topologische structuur vanaf de geboorte, en bezitten van persoon tot persoon verschillende kenmerken, en de papillaire patronen op elke vinger van dezelfde persoon zijn ook verschillend. Het papilpatroon op de vingers is geribbeld en verdeeld met veel zweetporiën. Het menselijk lichaam scheidt voortdurend stoffen op waterbasis af, zoals zweet, en olieachtige stoffen zoals olie. Deze stoffen zullen bij contact met het object worden overgedragen en afgezet, waardoor er afdrukken op het object worden gevormd. Het is juist vanwege de unieke kenmerken van handafdrukken, zoals hun individuele specificiteit, levenslange stabiliteit en het reflecterende karakter van aanrakingen, dat vingerafdrukken een erkend symbool zijn geworden van strafrechtelijk onderzoek en persoonlijke identiteitsherkenning sinds het eerste gebruik van vingerafdrukken voor persoonlijke identificatie. in de late 19e eeuw.
Op de plaats delict is, met uitzondering van driedimensionale en effen gekleurde vingerafdrukken, het voorkomen van potentiële vingerafdrukken het hoogst. Potentiële vingerafdrukken vereisen doorgaans visuele verwerking door middel van fysieke of chemische reacties. De gemeenschappelijke potentiële methoden voor het ontwikkelen van vingerafdrukken omvatten voornamelijk optische ontwikkeling, poederontwikkeling en chemische ontwikkeling. Onder hen heeft poederontwikkeling de voorkeur van basiseenheden vanwege de eenvoudige bediening en lage kosten. De beperkingen van de traditionele op poeder gebaseerde vingerafdrukweergave voldoen echter niet langer aan de behoeften van criminele technici, zoals de complexe en diverse kleuren en materialen van het object op de plaats delict, en het slechte contrast tussen de vingerafdruk en de achtergrondkleur; De grootte, vorm, viscositeit, samenstellingsverhouding en prestatie van poederdeeltjes beïnvloeden de gevoeligheid van het uiterlijk van het poeder; De selectiviteit van traditionele poeders is slecht, vooral de verbeterde adsorptie van natte voorwerpen op het poeder, waardoor de ontwikkelingsselectiviteit van traditionele poeders aanzienlijk wordt verminderd. De afgelopen jaren heeft strafrechtelijk wetenschappelijk en technologisch personeel voortdurend onderzoek gedaan naar onder meer nieuwe materialen en synthesemethodenzeldzame aardeluminescerende materialen hebben de aandacht getrokken van crimineel wetenschaps- en technologiepersoneel vanwege hun unieke luminescerende eigenschappen, hoog contrast, hoge gevoeligheid, hoge selectiviteit en lage toxiciteit bij de toepassing van vingerafdrukweergave. De geleidelijk gevulde 4f-orbitalen van zeldzame aardelementen voorzien hen van zeer rijke energieniveaus, en de elektronenorbitalen van de 5s- en 5P-laag van zeldzame aardelementen zijn volledig gevuld. De elektronen uit de 4f-laag zijn afgeschermd, waardoor de elektronen uit de 4f-laag een unieke bewegingsmodus krijgen. Daarom vertonen zeldzame aardelementen uitstekende fotostabiliteit en chemische stabiliteit zonder fotobleken, waardoor de beperkingen van algemeen gebruikte organische kleurstoffen worden overwonnen. In aanvulling,zeldzame aardeelementen hebben ook superieure elektrische en magnetische eigenschappen in vergelijking met andere elementen. De unieke optische eigenschappen vanzeldzame aardeionen, zoals een lange levensduur van de fluorescentie, veel smalle absorptie- en emissiebanden en grote energieabsorptie- en emissieverschillen, hebben brede aandacht getrokken in het gerelateerde onderzoek naar de weergave van vingerafdrukken.
Onder velenzeldzame aardeelementen,europiumis het meest gebruikte lichtgevende materiaal. Demarcay, de ontdekker vaneuropiumbeschreef in 1900 voor het eerst scherpe lijnen in het absorptiespectrum van Eu3+in oplossing. In 1909 beschreef Urban de kathodoluminescentie vanGd2O3: Eu3+. In 1920 publiceerde Prandtl voor het eerst de absorptiespectra van Eu3+, wat de waarnemingen van De Mare bevestigde. Het absorptiespectrum van Eu3+ wordt weergegeven in Figuur 1. Eu3+ bevindt zich gewoonlijk op de C2-orbitaal om de overgang van elektronen van 5D0- naar 7F2-niveaus te vergemakkelijken, waardoor rode fluorescentie vrijkomt. Eu3+ kan een overgang bewerkstelligen van grondtoestandelektronen naar het laagste energieniveau in de aangeslagen toestand binnen het golflengtebereik van zichtbaar licht. Onder de excitatie van ultraviolet licht vertoont Eu3+ sterke rode fotoluminescentie. Dit type fotoluminescentie is niet alleen toepasbaar op Eu3+-ionen die zijn gedoteerd in kristalsubstraten of glassoorten, maar ook op complexen die zijn gesynthetiseerd meteuropiumen organische liganden. Deze liganden kunnen dienen als antennes om excitatieluminescentie te absorberen en excitatie-energie over te dragen naar hogere energieniveaus van Eu3+-ionen. De belangrijkste toepassing vaneuropiumis het rode fluorescerende poederJ2O3: Eu3+(YOX) is een belangrijk onderdeel van fluorescentielampen. De roodlichtexcitatie van Eu3+ kan niet alleen worden bereikt door ultraviolet licht, maar ook door elektronenbundels (kathodoluminescentie), röntgenstraling γ-straling α of β-deeltjes, elektroluminescentie, wrijvings- of mechanische luminescentie en chemiluminescentiemethoden. Vanwege zijn rijke lichtgevende eigenschappen is het een veelgebruikte biologische sonde op het gebied van de biomedische of biologische wetenschappen. In de afgelopen jaren heeft het ook de onderzoeksinteresse gewekt van personeel in de strafrechtelijke wetenschappen en technologie op het gebied van de forensische wetenschap, wat een goede keuze biedt om de beperkingen van de traditionele poedermethode voor het weergeven van vingerafdrukken te doorbreken, en het heeft een aanzienlijke betekenis bij het verbeteren van het contrast. gevoeligheid en selectiviteit van de vingerafdrukweergave.
Figuur 1 Eu3+Absorptiespectrogram
1, Luminescentieprincipe vanzeldzame aarde europiumcomplexen
De elektronische configuraties van de grondtoestand en de aangeslagen toestand vaneuropiumionen zijn beide van het 4fn-type. Vanwege het uitstekende afschermende effect van de s- en d-orbitalen rond deeuropiumionen op de 4f-orbitalen, de ff-overgangen vaneuropiumionen vertonen scherpe lineaire banden en relatief lange fluorescentielevensduren. Vanwege de lage fotoluminescentie-efficiëntie van europiumionen in de ultraviolette en zichtbare lichtgebieden worden organische liganden echter gebruikt om complexen te vormen meteuropiumionen om de absorptiecoëfficiënt van de ultraviolette en zichtbare lichtgebieden te verbeteren. De fluorescentie die wordt uitgezonden dooreuropiumcomplexen hebben niet alleen de unieke voordelen van hoge fluorescentie-intensiteit en hoge fluorescentiezuiverheid, maar kunnen ook worden verbeterd door gebruik te maken van de hoge absorptie-efficiëntie van organische verbindingen in de ultraviolette en zichtbare lichtgebieden. De excitatie-energie die nodig is vooreuropiumionenfotoluminescentie is hoog. Het tekort aan lage fluorescentie-efficiëntie. Er zijn twee belangrijke luminescentieprincipeszeldzame aarde europiumcomplexen: één is fotoluminescentie, waarvoor de ligand nodig iseuropiumcomplexen; Een ander aspect is dat het antenne-effect de gevoeligheid van kan verbetereneuropiumionen luminescentie.
Na te zijn geëxciteerd door extern ultraviolet of zichtbaar licht, wordt de organische ligand in dezeldzame aardecomplexe overgangen van de grondtoestand S0 naar de aangeslagen singlettoestand S1. De elektronen in de aangeslagen toestand zijn onstabiel en keren door straling terug naar de grondtoestand SO, waarbij energie vrijkomt zodat het ligand fluorescentie kan uitzenden, of met tussenpozen naar zijn drievoudige aangeslagen toestand T1 of T2 kan springen via niet-straling; Drievoudige aangeslagen toestanden geven energie vrij door middel van straling om ligandfosforescentie te produceren of energie over te dragenmetalen europiumionen door niet-stralende intramoleculaire energieoverdracht; Nadat ze zijn opgewonden, gaan europiumionen over van de grondtoestand naar de aangeslagen toestandeuropiumionen in de aangeslagen toestand gaan over naar het lage energieniveau en keren uiteindelijk terug naar de grondtoestand, waarbij energie vrijkomt en fluorescentie wordt gegenereerd. Daarom door geschikte organische liganden te introduceren om mee te interagerenzeldzame aardeionen en centrale metaalionen gevoelig maken door niet-stralingsenergieoverdracht binnen moleculen, kan het fluorescentie-effect van zeldzame aardionen aanzienlijk worden vergroot en kan de behoefte aan externe excitatie-energie worden verminderd. Dit fenomeen staat bekend als het antenne-effect van liganden. Het energieniveaudiagram van energieoverdracht in Eu3+complexen wordt getoond in Figuur 2.
Bij het proces van energieoverdracht van de triplet-aangeslagen toestand naar Eu3+ moet het energieniveau van de ligand-triplet-aangeslagen toestand hoger zijn dan of consistent zijn met het energieniveau van de Eu3+-aangeslagen toestand. Maar wanneer het triplet-energieniveau van het ligand veel groter is dan de laagste energie in de aangeslagen toestand van Eu3+, zal de efficiëntie van de energieoverdracht ook aanzienlijk worden verminderd. Wanneer het verschil tussen de triplettoestand van het ligand en de laagste aangeslagen toestand van Eu3+ klein is, zal de fluorescentie-intensiteit verzwakken als gevolg van de invloed van de thermische deactiveringssnelheid van de triplettoestand van het ligand. β-Diketoncomplexen hebben de voordelen van een sterke UV-absorptiecoëfficiënt, een sterk coördinatievermogen en een efficiënte energieoverdrachtzeldzame aardes, en kunnen zowel in vaste als vloeibare vorm voorkomen, waardoor ze een van de meest gebruikte liganden zijnzeldzame aardecomplexen.
Figuur 2 Energieniveaudiagram van energieoverdracht in het Eu3+complex
2.Synthesemethode vanZeldzame aarde EuropiumComplexen
2.1 Methode voor synthese van vaste stoffen bij hoge temperaturen
De vastestofmethode bij hoge temperatuur is een veelgebruikte bereidingsmethodezeldzame aardelichtgevende materialen, en het wordt ook veel gebruikt in de industriële productie. De vastestofsynthesemethode op hoge temperatuur is de reactie van grensvlakken van vaste stoffen onder omstandigheden van hoge temperatuur (800-1500 ℃) om nieuwe verbindingen te genereren door vaste atomen of ionen te verspreiden of te transporteren. Voor de bereiding wordt gebruik gemaakt van de vastefasemethode op hoge temperatuurzeldzame aardecomplexen. Eerst worden de reactanten in een bepaalde verhouding gemengd en wordt een geschikte hoeveelheid vloeimiddel aan een mortel toegevoegd voor grondig malen om een uniforme menging te garanderen. Daarna worden de gemalen reactanten in een hogetemperatuuroven geplaatst om te calcineren. Tijdens het calcinatieproces kunnen oxidatie-, reductie- of inerte gassen worden gevuld volgens de behoeften van het experimentele proces. Na calcineren bij hoge temperatuur wordt een matrix met een specifieke kristalstructuur gevormd en worden de activator-zeldzame aardionen eraan toegevoegd om een luminescerend centrum te vormen. Het gecalcineerde complex moet bij kamertemperatuur worden gekoeld, gespoeld, gedroogd, opnieuw gemalen, gecalcineerd en gezeefd om het product te verkrijgen. Over het algemeen zijn meerdere maal- en calcineringsprocessen vereist. Meerdere malen kan de reactiesnelheid versnellen en de reactie completer maken. Dit komt doordat het maalproces het contactoppervlak van de reactanten vergroot, waardoor de diffusie- en transportsnelheid van ionen en moleculen in de reactanten aanzienlijk wordt verbeterd, waardoor de reactie-efficiëntie wordt verbeterd. Verschillende calcineringstijden en -temperaturen zullen echter een impact hebben op de structuur van de gevormde kristalmatrix.
De solid-state-methode op hoge temperatuur heeft de voordelen van een eenvoudige procesvoering, lage kosten en een kort tijdsverbruik, waardoor het een volwassen bereidingstechnologie is. De belangrijkste nadelen van de vastestofmethode bij hoge temperaturen zijn echter: ten eerste is de vereiste reactietemperatuur te hoog, wat hoge apparatuur en instrumenten vereist, veel energie verbruikt en het moeilijk is om de kristalmorfologie te controleren. De productmorfologie is ongelijkmatig en zorgt er zelfs voor dat de kristalstaat wordt beschadigd, wat de luminescentieprestaties beïnvloedt. Ten tweede maakt onvoldoende malen het voor de reactanten moeilijk om gelijkmatig te mengen, en zijn de kristaldeeltjes relatief groot. Door handmatig of mechanisch malen worden onzuiverheden onvermijdelijk gemengd, wat de luminescentie beïnvloedt, wat resulteert in een lage productzuiverheid. Het derde probleem is het ongelijkmatig aanbrengen van de coating en de slechte dichtheid tijdens het applicatieproces. Lai et al. synthetiseerde een reeks Sr5 (PO4) 3Cl eenfasige polychromatische fluorescerende poeders gedoteerd met Eu3+ en Tb3+ met behulp van de traditionele vaste-stofmethode bij hoge temperaturen. Onder bijna-ultraviolette excitatie kan het fluorescerende poeder de luminescentiekleur van de fosfor afstemmen van het blauwe gebied naar het groene gebied, afhankelijk van de dopingconcentratie, waardoor de defecten van een lage kleurweergave-index en een hoge gerelateerde kleurtemperatuur in witte lichtemitterende diodes worden verbeterd. . Een hoog energieverbruik is het grootste probleem bij de synthese van fluorescerende poeders op basis van borofosfaat met behulp van de vastestofmethode bij hoge temperaturen. Momenteel zijn steeds meer wetenschappers toegewijd aan het ontwikkelen en zoeken naar geschikte matrices om het hoge energieverbruikprobleem van de vastestofmethode bij hoge temperaturen op te lossen. In 2015 hebben Hasegawa et al. voltooide voor het eerst de voorbereiding bij lage temperatuur van de Li2NaBP2O8 (LNBP)-fase in vaste toestand met behulp van de P1-ruimtegroep van het triclinische systeem. In 2020 hebben Zhu et al. rapporteerde een vaste-stofsyntheseroute bij lage temperatuur voor een nieuwe Li2NaBP2O8: Eu3+ (LNBP: Eu) fosfor, waarbij een laag energieverbruik en een goedkope syntheseroute voor anorganische fosforen werden onderzocht.
2.2 Co-precipitatiemethode
De co-precipitatiemethode is ook een veelgebruikte “zachte chemische” synthesemethode voor het bereiden van anorganische luminescerende materialen van zeldzame aardmetalen. De co-precipitatiemethode omvat het toevoegen van een neerslagmiddel aan de reactant, die reageert met de kationen in elke reactant om een neerslag te vormen of de reactant onder bepaalde omstandigheden hydrolyseert om oxiden, hydroxiden, onoplosbare zouten, enz. te vormen. Het doelproduct wordt verkregen door filtratie. wassen, drogen en andere processen. De voordelen van de co-precipitatiemethode zijn eenvoudige bediening, kortstondig verbruik, laag energieverbruik en hoge productzuiverheid. Het meest opvallende voordeel is dat de kleine deeltjesgrootte direct nanokristallen kan genereren. De nadelen van de co-precipitatiemethode zijn: ten eerste is het verkregen fenomeen van productaggregatie ernstig, wat de luminescerende prestaties van het fluorescerende materiaal beïnvloedt; Ten tweede is de vorm van het product onduidelijk en moeilijk te controleren; Ten derde zijn er bepaalde vereisten voor de selectie van grondstoffen en moeten de precipitatieomstandigheden tussen elke reactant zo vergelijkbaar of identiek mogelijk zijn, wat niet geschikt is voor de toepassing van meerdere systeemcomponenten. K.Petcharoen et al. gesynthetiseerde bolvormige magnetiet nanodeeltjes met behulp van ammoniumhydroxide als neerslagmiddel en chemische co-precipitatiemethode. Azijnzuur en oliezuur werden geïntroduceerd als coatingmiddelen tijdens de initiële kristallisatiefase, en de grootte van magnetiet-nanodeeltjes werd geregeld binnen het bereik van 1-40 nm door de temperatuur te veranderen. De goed gedispergeerde magnetiet-nanodeeltjes in een waterige oplossing werden verkregen door middel van oppervlaktemodificatie, waardoor het agglomeratieverschijnsel van deeltjes bij de co-precipitatiemethode werd verbeterd. Kee et al. vergeleek de effecten van de hydrothermische methode en de co-precipitatiemethode op de vorm, structuur en deeltjesgrootte van Eu-CSH. Ze wezen erop dat de hydrothermische methode nanodeeltjes genereert, terwijl de co-precipitatiemethode submicron-prismatische deeltjes genereert. Vergeleken met de co-precipitatiemethode vertoont de hydrothermische methode een hogere kristalliniteit en een betere fotoluminescentie-intensiteit bij de bereiding van Eu-CSH-poeder. JK Han et al. ontwikkelde een nieuwe co-precipitatiemethode met behulp van een niet-waterig oplosmiddel N, N-dimethylformamide (DMF) om (Ba1-xSrx) 2SiO4 te bereiden: Eu2-fosforen met een smalle grootteverdeling en een hoge kwantumefficiëntie nabij bolvormige deeltjes van nano- of submicrongrootte. DMF kan polymerisatiereacties verminderen en de reactiesnelheid tijdens het precipitatieproces vertragen, waardoor deeltjesaggregatie wordt voorkomen.
2.3 Hydrothermische/oplosmiddel-thermische synthesemethode
De hydrothermische methode begon halverwege de 19e eeuw toen geologen natuurlijke mineralisatie simuleerden. In het begin van de 20e eeuw werd de theorie geleidelijk volwassen en is momenteel een van de meest veelbelovende methoden voor oplossingschemie. Hydrothermische methode is een proces waarbij waterdamp of waterige oplossing wordt gebruikt als medium (om ionen en moleculaire groepen te transporteren en druk over te brengen) om een subkritische of superkritische toestand te bereiken in een gesloten omgeving met hoge temperatuur en hoge druk (de eerste heeft een temperatuur van 100-240 ℃, terwijl de laatste een temperatuur heeft van maximaal 1000 ℃), versnelt de hydrolysereactiesnelheid van grondstoffen, en onder sterke convectie diffunderen ionen en moleculaire groepen naar laag temperatuur voor herkristallisatie. De temperatuur, pH-waarde, reactietijd, concentratie en type precursor tijdens het hydrolyseproces beïnvloeden in verschillende mate de reactiesnelheid, het kristaluiterlijk, de vorm, de structuur en de groeisnelheid. Een temperatuurstijging versnelt niet alleen het oplossen van grondstoffen, maar vergroot ook de effectieve botsing van moleculen om kristalvorming te bevorderen. De verschillende groeisnelheden van elk kristalvlak in pH-kristallen zijn de belangrijkste factoren die de kristalfase, grootte en morfologie beïnvloeden. De lengte van de reactietijd heeft ook invloed op de kristalgroei, en hoe langer de tijd, hoe gunstiger deze is voor de kristalgroei.
De voordelen van de hydrothermische methode komen voornamelijk tot uiting in: ten eerste, hoge kristalzuiverheid, geen vervuiling door onzuiverheden, smalle deeltjesgrootteverdeling, hoge opbrengst en diverse productmorfologie; De tweede is dat het bedieningsproces eenvoudig is, de kosten laag zijn en het energieverbruik laag is. De meeste reacties worden uitgevoerd in omgevingen met gemiddelde tot lage temperaturen en de reactieomstandigheden zijn gemakkelijk te controleren. Het toepassingsbereik is breed en kan voldoen aan de voorbereidingseisen van verschillende materiaalvormen; Ten derde is de druk van de milieuvervuiling laag en is deze relatief vriendelijk voor de gezondheid van de exploitanten. De belangrijkste nadelen zijn dat de voorloper van de reactie gemakkelijk wordt beïnvloed door de pH, temperatuur en tijd van de omgeving, en dat het product een laag zuurstofgehalte heeft.
De solvothermische methode maakt gebruik van organische oplosmiddelen als reactiemedium, waardoor de toepasbaarheid van hydrothermische methoden verder wordt uitgebreid. Vanwege de aanzienlijke verschillen in fysische en chemische eigenschappen tussen organische oplosmiddelen en water is het reactiemechanisme complexer en zijn het uiterlijk, de structuur en de grootte van het product diverser. Nallappan et al. gesynthetiseerde MoOx-kristallen met verschillende morfologieën van plaat tot nanostaafje door de reactietijd van de hydrothermische methode te regelen met behulp van natriumdialkylsulfaat als het kristalsturende middel. Dianwen Hu et al. gesynthetiseerde composietmaterialen op basis van polyoxymolybdeenkobalt (CoPMA) en UiO-67 of die bipyridylgroepen bevatten (UiO-bpy) met behulp van de solvothermische methode door de syntheseomstandigheden te optimaliseren.
2.4 Sol-gelmethode
Sol-gelmethode is een traditionele chemische methode om anorganische functionele materialen te bereiden, die veel wordt gebruikt bij de bereiding van metalen nanomaterialen. In 1846 gebruikte Elbelmen deze methode voor het eerst om SiO2 te bereiden, maar het gebruik ervan was nog niet volwassen. De bereidingsmethode bestaat voornamelijk uit het toevoegen van zeldzame aardionenactivator aan de initiële reactieoplossing om het oplosmiddel te laten vervluchtigen om gel te maken, en de bereide gel krijgt het doelproduct na temperatuurbehandeling. De fosfor geproduceerd door de sol-gelmethode heeft goede morfologie en structurele kenmerken, en het product heeft een kleine uniforme deeltjesgrootte, maar de helderheid ervan moet worden verbeterd. Het bereidingsproces van de sol-gel-methode is eenvoudig en gemakkelijk te bedienen, de reactietemperatuur is laag en de veiligheidsprestaties zijn hoog, maar de tijd is lang en de hoeveelheid van elke behandeling is beperkt. Gaponenko et al. bereidde een amorfe BaTiO3 / SiO2-meerlaagse structuur voor door centrifugatie en warmtebehandeling sol-gel-methode met goede doorlaatbaarheid en brekingsindex, en wees erop dat de brekingsindex van BaTiO3-film zal toenemen met de toename van de solconcentratie. In 2007 heeft de onderzoeksgroep van Liu L met succes het zeer fluorescerende en lichtstabiele Eu3+metaalion/sensibilisatorcomplex vastgelegd in op silica gebaseerde nanocomposieten en gedoteerde droge gel met behulp van de sol-gelmethode. In verschillende combinaties van verschillende derivaten van zeldzame aard-sensibilisatoren en nanoporeuze silica-sjablonen biedt het gebruik van 1,10-fenanthroline (OP)-sensibilisator in tetraethoxysilaan (TEOS)-sjabloon de beste fluorescentie-gedoteerde droge gel om de spectrale eigenschappen van Eu3+ te testen.
2.5 Microgolfsynthesemethode
De microgolfsynthesemethode is een nieuwe groene en vervuilingsvrije chemische synthesemethode in vergelijking met de vastestofmethode op hoge temperatuur, die veel wordt gebruikt bij de materiaalsynthese, vooral op het gebied van de synthese van nanomaterialen, en een goed ontwikkelingsmomentum vertoont. Magnetron is een elektromagnetische golf met een golflengte tussen 1nn en 1m. De microgolfmethode is het proces waarbij microscopisch kleine deeltjes in het uitgangsmateriaal polarisatie ondergaan onder invloed van externe elektromagnetische veldsterkte. Naarmate de richting van het elektrische microgolfveld verandert, veranderen de bewegings- en opstellingsrichting van de dipolen voortdurend. De hysteresisreactie van de dipolen, evenals de omzetting van hun eigen thermische energie zonder de noodzaak van botsingen, wrijving en diëlektrisch verlies tussen atomen en moleculen, bereikt het verwarmingseffect. Vanwege het feit dat microgolfverwarming het gehele reactiesysteem uniform kan verwarmen en energie snel kan geleiden, waardoor de voortgang van organische reacties wordt bevorderd, vergeleken met traditionele bereidingsmethoden, heeft de microgolfsynthesemethode de voordelen van een hoge reactiesnelheid, groene veiligheid, klein en uniform materiaaldeeltjesgrootte en hoge fasezuiverheid. De meeste rapporten maken momenteel echter gebruik van microgolfabsorbers zoals koolstofpoeder, Fe3O4 en MnO2 om indirect warmte voor de reactie te leveren. Stoffen die gemakkelijk door microgolven worden geabsorbeerd en de reactanten zelf kunnen activeren, moeten verder worden onderzocht. Liu et al. combineerde de co-precipitatiemethode met de microgolfmethode om zuivere spinel LiMn2O4 met poreuze morfologie en goede eigenschappen te synthetiseren.
2.6 Verbrandingsmethode
De verbrandingsmethode is gebaseerd op traditionele verwarmingsmethoden, waarbij gebruik wordt gemaakt van de verbranding van organisch materiaal om het doelproduct te genereren nadat de oplossing tot droog is verdampt. Het gas dat wordt gegenereerd door de verbranding van organisch materiaal kan het optreden van agglomeratie effectief vertragen. Vergeleken met de solid-state verwarmingsmethode vermindert het het energieverbruik en is het geschikt voor producten met lage reactietemperatuurvereisten. Het reactieproces vereist echter de toevoeging van organische verbindingen, wat de kosten verhoogt. Deze methode heeft een kleine verwerkingscapaciteit en is niet geschikt voor industriële productie. Het door de verbrandingsmethode geproduceerde product heeft een kleine en uniforme deeltjesgrootte, maar vanwege het korte reactieproces kunnen er onvolledige kristallen ontstaan, wat de luminescentieprestaties van de kristallen beïnvloedt. Anning et al. gebruikte La2O3, B2O3 en Mg als uitgangsmaterialen en gebruikte zoutondersteunde verbrandingsynthese om LaB6-poeder in korte tijd batchgewijs te produceren.
3. Toepassing vanzeldzame aarde europiumcomplexen in de ontwikkeling van vingerafdrukken
De poederweergavemethode is een van de meest klassieke en traditionele methoden voor het weergeven van vingerafdrukken. Momenteel kunnen de poeders die vingerafdrukken vertonen worden onderverdeeld in drie categorieën: traditionele poeders, zoals magnetische poeders bestaande uit fijn ijzerpoeder en koolstofpoeder; Metaalpoeders, zoals goudpoeder,zilver poederen andere metaalpoeders met een netwerkstructuur; Fluorescerend poeder. Traditionele poeders hebben echter vaak grote moeite met het weergeven van vingerafdrukken of oude vingerafdrukken op complexe achtergrondobjecten, en hebben een zeker giftig effect op de gezondheid van gebruikers. De afgelopen jaren heeft strafrechtelijk wetenschappelijk en technologisch personeel steeds meer de voorkeur gegeven aan de toepassing van nano-fluorescerende materialen voor de weergave van vingerafdrukken. Vanwege de unieke luminescerende eigenschappen van Eu3+ en de wijdverbreide toepassing vanzeldzame aardestoffen,zeldzame aarde europiumcomplexen zijn niet alleen een onderzoekshotspot op het gebied van de forensische wetenschap geworden, maar bieden ook bredere onderzoeksideeën voor de weergave van vingerafdrukken. Eu3+ in vloeistoffen of vaste stoffen heeft echter slechte lichtabsorptieprestaties en moet worden gecombineerd met liganden om licht te sensibiliseren en uit te zenden, waardoor Eu3+ sterkere en persistentere fluorescentie-eigenschappen kan vertonen. Momenteel omvatten de algemeen gebruikte liganden voornamelijk β-diketonen, carbonzuren en carboxylaatzouten, organische polymeren, supramoleculaire macrocycli, enz. Met het diepgaande onderzoek en de toepassing vanzeldzame aarde europiumcomplexen is gebleken dat in vochtige omgevingen de trilling van coördinatie-H2O-moleculen ineuropiumcomplexen kunnen luminescentiedoving veroorzaken. Om een betere selectiviteit en een sterk contrast bij de weergave van vingerafdrukken te bereiken, moeten er daarom inspanningen worden gedaan om te bestuderen hoe de thermische en mechanische stabiliteit vaneuropiumcomplexen.
In 2007 was de onderzoeksgroep van Liu L de pionier op het gebied van de introductieeuropiumcomplexen op het gebied van vingerafdrukweergave voor het eerst in binnen- en buitenland. De zeer fluorescerende en lichtstabiele Eu3+metaalion/sensibilisatorcomplexen die door de sol-gelmethode worden opgevangen, kunnen worden gebruikt voor potentiële vingerafdrukdetectie op verschillende forensisch gerelateerde materialen, waaronder goudfolie, glas, plastic, gekleurd papier en groene bladeren. Verkennend onderzoek introduceerde het bereidingsproces, UV/Vis-spectra, fluorescentiekarakteristieken en vingerafdruklabelingsresultaten van deze nieuwe Eu3+/OP/TEOS-nanocomposieten.
In 2014 hebben Seung Jin Ryu et al. vormde eerst een Eu3+complex ([EuCl2 (Phen) 2 (H2O) 2] Cl · H2O) door hexahydraateuropiumchloride(EuCl3 · 6H2O) en 1-10 fenanthroline (Phen). Door de ionenuitwisselingsreactie tussen natriumionen tussen de lagen eneuropiumcomplexe ionen, geïntercaleerde nano-hybrideverbindingen (Eu (Phen) 2) 3+- gesynthetiseerde lithiumzeepsteen en Eu (Phen) 2) 3+- natuurlijk montmorilloniet) werden verkregen. Onder excitatie van een UV-lamp bij een golflengte van 312 nm behouden de twee complexen niet alleen karakteristieke fotoluminescentieverschijnselen, maar hebben ze ook een hogere thermische, chemische en mechanische stabiliteit vergeleken met zuivere Eu3+-complexen. Vanwege de afwezigheid van uitgedoofde onzuiverheidionen zoals ijzer in het hoofdgedeelte van lithiumspeksteen, [Eu (Phen) 2] 3+- lithiumspeksteen heeft een betere luminescentie-intensiteit dan [Eu (Phen) 2] 3+- montmorilloniet, en de vingerafdruk vertoont duidelijkere lijnen en een sterker contrast met de achtergrond. In 2016 hebben V Sharma et al. gesynthetiseerd strontiumaluminaat (SrAl2O4: Eu2+, Dy3+) nano-fluorescerend poeder met behulp van verbrandingsmethode. Het poeder is geschikt voor het weergeven van verse en oude vingerafdrukken op doorlaatbare en niet-doorlaatbare voorwerpen zoals gewoon gekleurd papier, verpakkingspapier, aluminiumfolie en optische schijven. Het vertoont niet alleen een hoge gevoeligheid en selectiviteit, maar heeft ook sterke en langdurige nagloei-eigenschappen. In 2018 hebben Wang et al. bereide CaS-nanodeeltjes (ESM-CaS-NP) waarmee gedoteerd iseuropium, Samariumen mangaan met een gemiddelde diameter van 30 nm. De nanodeeltjes werden ingekapseld met amfifiele liganden, waardoor ze uniform in water konden worden gedispergeerd zonder hun fluorescentie-efficiëntie te verliezen; Co-modificatie van het ESM-CaS-NP-oppervlak met 1-dodecylthiol en 11-mercaptoundecaanzuur (Arg-DT) / MUA@ESM-CaS NP's loste met succes het probleem op van fluorescentiedoving in water en deeltjesaggregatie veroorzaakt door deeltjeshydrolyse in de nano-fluorescentielamp poeder. Dit fluorescerende poeder vertoont niet alleen potentiële vingerafdrukken op objecten zoals aluminiumfolie, plastic, glas en keramische tegels met een hoge gevoeligheid, maar heeft ook een breed scala aan excitatielichtbronnen en vereist geen dure beeldextractieapparatuur om vingerafdrukken weer te geven. hetzelfde jaar synthetiseerde Wang's onderzoeksgroep een reeks ternaireeuropiumcomplexen [Eu (m-MA) 3 (o-Phen)] met behulp van ortho-, meta- en p-methylbenzoëzuur als het eerste ligand en orthofenantroline als het tweede ligand met behulp van de precipitatiemethode. Onder bestraling met ultraviolet licht van 245 nm kunnen potentiële vingerafdrukken op voorwerpen zoals kunststoffen en handelsmerken duidelijk worden weergegeven. In 2019 hebben Sung Jun Park et al. gesynthetiseerde YBO3: Ln3+(Ln=Eu, Tb) fosforen via de solvothermische methode, waardoor de potentiële vingerafdrukdetectie effectief wordt verbeterd en achtergrondpatrooninterferentie wordt verminderd. In 2020 hebben Prabakaran et al. ontwikkelde een fluorescerend Na [Eu (5,50 DMBP) (fen) 3] · Cl3/D-Dextrose composiet, met behulp van EuCl3 · 6H20 als precursor. Na [Eu (5,5 '- DMBP) (fen) 3] Cl3 werd gesynthetiseerd met behulp van Phen en 5,5′ – DMBP via een methode met heet oplosmiddel, en vervolgens Na [Eu (5,5 '- DMBP) (fen) 3] Cl3 en D-Dextrose werden gebruikt als de voorloper om Na [Eu (5,50 DMBP) (fen) 3] · Cl3 te vormen via de adsorptiemethode. 3/D-Dextrosecomplex. Door middel van experimenten kan het composiet duidelijk vingerafdrukken weergeven op objecten zoals plastic flessendoppen, glazen en Zuid-Afrikaanse valuta onder de excitatie van 365 nm zonlicht of ultraviolet licht, met een hoger contrast en stabielere fluorescentieprestaties. In 2021 hebben Dan Zhang et al. heeft met succes een nieuw hexanucleair Eu3+complex Eu6 (PPA) 18CTP-TPY met zes bindingsplaatsen ontworpen en gesynthetiseerd, dat een uitstekende thermische fluorescentiestabiliteit heeft (<50 ℃) en kan worden gebruikt voor de weergave van vingerafdrukken. Er zijn echter verdere experimenten nodig om de geschikte gastsoort te bepalen. In 2022 hebben L. Brini et al. heeft met succes Eu: Y2Sn2O7 fluorescerend poeder gesynthetiseerd via de co-precipitatiemethode en verdere maalbehandeling, die potentiële vingerafdrukken op houten en ondoordringbare voorwerpen kan onthullen. In hetzelfde jaar synthetiseerde Wang's onderzoeksgroep NaYF4: Yb met behulp van de thermische oplosmiddelsynthesemethode, Er@YVO4 Eu-kern -shell-type nanofluorescentiemateriaal, dat rode fluorescentie kan genereren onder 254 nm ultraviolette excitatie en heldergroene fluorescentie onder 980 nm nabij-infrarood excitatie, waardoor wordt bereikt dual-mode weergave van mogelijke vingerafdrukken op de gast. De mogelijke vingerafdrukweergave op objecten zoals keramische tegels, plastic platen, aluminiumlegeringen, RMB en gekleurd briefpapier vertoont een hoge gevoeligheid, selectiviteit, contrast en sterke weerstand tegen achtergrondinterferentie.
4 Vooruitzichten
De afgelopen jaren is het onderzoek naarzeldzame aarde europiumcomplexen heeft veel aandacht getrokken dankzij hun uitstekende optische en magnetische eigenschappen, zoals hoge luminescentie-intensiteit, hoge kleurzuiverheid, lange fluorescentielevensduur, grote energieabsorptie- en emissieverschillen, en smalle absorptiepieken. Met de verdieping van het onderzoek naar zeldzame aardmetalen worden hun toepassingen op verschillende gebieden zoals verlichting en display, biowetenschappen, landbouw, militairen, elektronische informatie-industrie, optische informatieoverdracht, fluorescentiebestrijding tegen namaak, fluorescentiedetectie, enz. steeds wijdverbreider. De optische eigenschappen vaneuropiumcomplexen zijn uitstekend en hun toepassingsgebieden breiden zich geleidelijk uit. Hun gebrek aan thermische stabiliteit, mechanische eigenschappen en verwerkbaarheid zal hun praktische toepassingen echter beperken. Vanuit het huidige onderzoeksperspectief is het toepassingsonderzoek van de optische eigenschappen vaneuropiumcomplexen op het gebied van de forensische wetenschap zouden zich vooral moeten richten op het verbeteren van de optische eigenschappen vaneuropiumcomplexen en het oplossen van de problemen van fluorescerende deeltjes die gevoelig zijn voor aggregatie in vochtige omgevingen, waardoor de stabiliteit en luminescentie-efficiëntie vaneuropiumcomplexen in waterige oplossingen. Tegenwoordig heeft de vooruitgang van de samenleving, wetenschap en technologie hogere eisen gesteld aan de bereiding van nieuwe materialen. Hoewel het voldoet aan de toepassingsbehoeften, moet het ook voldoen aan de kenmerken van gediversifieerd ontwerp en lage kosten. Daarom verder onderzoek naareuropiumcomplexen is van groot belang voor de ontwikkeling van China's rijke zeldzame aardmetalen en de ontwikkeling van criminele wetenschap en technologie.
Posttijd: 01-nov-2023