一种用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双功能材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双功能材料及其制备方法与应用，该双功能材料为Au@ZnO，由平均厚度为8

【技术实现步骤摘要】
一种用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双功能材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双功能材料及其制备方法与应用，属于纳米材料制备技术及分析检测


技术介绍

[0002]指纹是证实犯罪的证据之首，是人身识别的重要依据。潜指纹(Latent fingerprints，LFPs)由手指与物体接触时皮肤表面残留的内源性及外源性物质遗留在物体表面而形成，肉眼不可见，是犯罪现场最常见的一种痕迹物证，其检测是法庭科学领域的重要研究内容。案发现场中多为残缺、重叠指纹，物理形态信息不足以满足个体识别的要求，这对案件侦破造成了极大的困难。并且案发现场指纹中脱落细胞少，DNA检测困难，常常难以获得有效的STR分型，此时，指纹中化学信息的获取便尤为重要，根据指纹中物质种类及分布形态可推断嫌疑人的性别、年龄、工作环境以及生活习惯等信息，帮助侦查人员进行嫌疑人特征刻画，对案件侦破具有重要意义。目前，应用于潜指纹显现的方法多样，包括物理显现法、化学显色反应以及光激发显现法。其中化学显现方法主要运用化学试剂与潜指纹中的化学物质发生化合或分解作用而生成新物质，在这一过程中，潜指纹产生色变与承受物体形成反差而达到显现的作用。光激发显现法是利用荧光物质在特定波长的光激发下发出荧光而显现潜指纹。化学显现法和荧光法均会对潜指纹中所含的化学成分信息造成影响，并且在后续化学分析中会造成交严重的信号干扰，不利于潜指纹中化学信息的获取。物理显现法主要根据粉末粒子与潜指纹中汗液等的物理吸附而呈现出指纹形态，该方法不会对潜指纹中的化学成分造成改变，可进一步进行化学分析，目前常用的潜指纹显影粉末“银粉”“金粉”，它们对潜指纹中化学物质的吸附力有限并且对其化学分析造成一定干扰，因此开发吸附力更强、更有利于化学分析的潜指纹显影材料成为法庭科学领域研究的迫切需要。
[0003]质谱成像(Mass spectrometric imaging,MSI)是一种分子水平的影像技术，它将离子扫描与图像重构技术相结合，通过全扫描样品中所有离子的质荷比(m/z)建立特定化合物的二维或三维离子分布图，可同时获取样品的化学物质种类信息及物质空间分布形态。近年来，利用质谱成像技术对潜指纹的可视化研究越来越多，但仅实现了特定基材上潜指纹的成像，对案发现场潜指纹的检测一直未能取得较好效果，影响因素主要包括几个方面：(1)潜指纹显影剂的加入造成化学检测时的信号干扰，(2)质谱检测时常规有机基质材料在低质量区(m/z<1000)的背景干扰。因此，若要实现案发现场潜指纹的检测，开发合适的显影剂以及质谱检测基质材料便非常重要，另外，现有的显影剂只有潜指纹物理显现的单一功能，亟需研发一种多功能并且不会对质谱检测造成信号干扰的材料。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双
功能材料及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双功能材料，所述的双功能材料为Au@ZnO，该双功能材料由平均厚度为8
‑
12纳米的片状材料相互交叉组装成多孔绣球状，金纳米颗粒负载在片状材料表面，金纳米颗粒的粒径为30
‑
50nm。
[0007]根据本专利技术优选的，双功能材料直径为1
‑
3μm。
[0008]根据本专利技术优选的，多孔绣球状的多孔在材料表面及内部均有分布，为片状纳米材料组合成绣球状时形成的空隙，孔径大小几十到几百纳米不等。
[0009]上述用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双功能材料的制备方法，包括步骤如下：
[0010](1)将六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·
6H2O)、氢氧化钠(NaOH)、二水合柠檬酸三钠(HOC(COONa)(CH2COONa)2·
2H2O)在室温搅拌下加入去离子水中，由于ZnO纳米结构的均相成核与生长，立即形成混浊的溶液；
[0011](2)将HAuCl4·
4H2O水溶液加入步骤(1)混浊溶液中，室温下搅拌10
‑
16小时，收集沉淀清洗、干燥，即得到绣球状Au@ZnO材料。
[0012]根据本专利技术优选的，六水合硝酸锌的加入量使六水合硝酸锌的浓度为0.02
‑
0.08M。
[0013]根据本专利技术优选的，氢氧化钠的加入量使氢氧化钠的浓度为0.1
‑
0.4M。
[0014]根据本专利技术优选的，二水合柠檬酸三钠的加入量使二水合柠檬酸三钠的浓度为0.05
‑
0.2M。
[0015]根据本专利技术优选的，HAuCl4·
4H2O水溶液的浓度为0.01
‑
0.03M。
[0016]根据本专利技术优选的，HAuCl4·
4H2O水溶液加入量与步骤(1)中去离子水的体积比为：(5
‑
20):50。
[0017]制备过程中，氢氧化钠(NaOH)提供氧源，六水合硝酸锌作为锌源，OH
‑
和Zn
2+
在此合成条件下生成ZnO沉淀。二水合柠檬酸三钠的作用包括两方面，一是作为还原剂将HAuCl4还原为金纳米颗粒，二是作为表面活性剂调节Au@ZnO结构的形貌。
[0018]本专利技术的材料兼具潜指纹物理显影与质谱检测基质的双功能性，显影时不会对潜指纹所含的化学成分造成改变，并且此材料在质谱检测时无背景干扰，有效避免潜指纹显影剂及常规质谱基质材料造成的信号干扰。其次，材料呈多孔绣球状纳米复合结构，比表面积大，且表面的负电荷对潜指纹中化学物质具有更强的静电吸附作用，解决了常见显影剂对物质吸附能力较弱的问题，更有利于潜指纹中化学物质的转移及检测。另外，贵金属和半导体材料间的肖特基势垒和局域表面等离子体共振效应可提高电子遂穿概率，降低仪器检测限，使得对潜指纹中微量(痕量)物质的检测成为可能，对其中物理形态信息及化学信息的获取均具有重要意义。
[0019]上述双功能材料的应用，用于潜指纹物理显现和用作质谱检测基质材料。
[0020]根据本专利技术优选的，用于潜指纹物理显现具体方法如下：
[0021]用软毛刷蘸取双功能材料，轻轻刷印有潜指纹的表面，待指纹的轮廓初现之后再蘸取双功能材料顺着纹线流向轻轻刷显，再用干净的毛刷将小犁沟中多余的粉末除掉,直至纹线清晰为止。
[0022]本专利技术的双功能材料用作潜指纹显影剂时，潜指纹中所含的汗液、油质通过物理吸附作用与材料有效结合；双功能材料中金纳米颗粒和半导体ZnO间的肖特基势垒会促进电子与空穴的分离使材料表面存在电荷，从而促进材料与潜指纹中所含氨基酸、违禁品等化学分子间的静电相互作用，加强其结合能力，从而使潜指纹显影，此过程不涉及潜指纹中物质的化学变化，因此显影剂的应用不会对其中所含的化学成分造成改变，有利于进一步的化学分析。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双功能材料，所述的双功能材料为Au@ZnO，该双功能材料由平均厚度为8
‑
12纳米的片状材料相互交叉组装成多孔绣球状，金纳米颗粒负载在片状材料表面，金纳米颗粒的粒径为30
‑
50nm。2.根据权利要求1所述的用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双功能材料，其特征在于，双功能材料直径为1
‑
3μm。3.权利要求1所述的用于潜指纹物理显现和质谱检测基质的双功能材料的制备方法，包括步骤如下：(1)将六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·
6H2O)、氢氧化钠(NaOH)、二水合柠檬酸三钠(HOC(COONa)(CH2COONa)2·
2H2O)在室温搅拌下加入去离子水中，由于ZnO纳米结构的均相成核与生长，立即形成混浊的溶液；(2)将HAuCl4·
4H2O水溶液加入步骤(1)混浊溶液中，室温下搅拌10
‑
16小时，收集沉淀清洗、干燥，即得到绣球状Au@ZnO材料。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，六水合硝酸锌的加入量使六水合硝酸锌的浓度为0.02
‑
0.08M。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氢氧化钠的加入量...

【专利技术属性】
技术研发人员：亓英华，
申请(专利权)人：山东政法学院，
类型：发明
国别省市：