【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及爆炸物检测，更具体地说，本专利技术涉及一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法。
技术介绍
1、恐怖爆炸事件的发生会产生巨大的破坏力和杀伤力，造成大量的人员伤亡和财产损失，因此对爆炸物的探测和识别具有重要意义，光学传感技术通过发光探针与爆炸物发生特异性结合前后光谱的变化来选择性检测目标分子，根据分子共轭性的不同，硝基爆炸物分为缺电子共轭结构的芳香族化合物和缺电子的多硝基脂肪族化合物，随着硝基爆炸物分子中氮含量的增多，其爆炸速度和爆炸当量显著提升，硝基类爆炸物分子中的大量硝基使得这类分子在整体上呈现出缺电子的特性，当富电子的荧光探针受到光激发处于激发态时缺电子的爆炸物分子与其发生碰撞，电子会转移到缺电子的硝基爆炸物上，导致荧光探针的发光淬灭，单一依靠发光强度的变化检测爆炸物很容易引起误报，具有缺电子结构的非爆炸物分子也能对荧光探针的发光产生淬灭，而且荧光强度的变化仅仅能够识别一类的分子，并不能对这类分子进行逐一区别，降低了检测的精准度，荧光微孔金属有机框架能够与部分硝基爆炸物形成激基复合物，引起发射波长位移的变化，实现了对这部分硝基爆炸物的二维检测，但是无法检测所有爆炸物分子，多孔稀土配合物是一类由稀土与有机配体通过配位键连接而成的多孔材料，通过选择不同的稀土发光元素，稀土配合物能够实现在较宽范围发射波长的调节，适用于部分硝基爆炸物的检测，都是通过发光强度的淬灭实现的，目前因为用于硝基爆炸物检测的多孔稀土配合物结构组成单一，骨架发光中心少，还没有能实现对硝基爆炸物发光强度和发射波长双变化二维检测的多孔稀土
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，是通过以硝基爆炸物的发光二维检测为导向，设计合成具有核壳结构的发光多孔稀土配合物材料，基于深度学习算法学习核壳结构的组成与其爆炸物荧光响应性能之间的关系，实现对不同爆炸物分子精确的荧光二维检测。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一，合成芳香族有机发光单体和过渡金属配合物发光单体：以硝基爆炸物分子的荧光二维检测为导向，合成对硝基爆炸物有明显荧光响应的芳香族有机发光单体和过渡金属配合物发光单体；
5、步骤二，制备高比表面、核壳结构的发光有机多孔材料：通过调节步骤一合成的芳香族有机发光单体和过渡金属配合物发光单体的比例，选择合适的聚合反应和聚合方案，制备高表比面积的核壳结构有机多孔材料；
6、步骤三，对步骤二合成的材料进行硝基爆炸物荧光测试：用荧光光谱仪和高分辨光谱仪测量核壳结构发光多孔材料的激发和发射光谱、时间光谱，获取材料的发光、激发态寿命及能量传递性质，并分析光谱，同时绘制发射强度和最大发射波长同时变化的二维图谱，实现对合成材料的荧光二维检测，分析二维图谱，利用光谱分析的结果和二维图谱的分析结果进行机器学习，获取对指定硝基爆炸物有特异性识别作用的核壳结构有机多孔材料，并输出这种核壳结构有机多孔材料的芳香族有机发光单体和过渡金属配合物发光单体的比例，以及聚合反应和聚合方案；
7、步骤四，根据步骤三测试的结果筛选指导步骤二制备材料的合成；
8、步骤五，筛选出具有荧光二维响应的核壳结构有机多孔材料；
9、在步骤二中，制备高表比面积核壳结构有机多孔材料的聚合反应和聚合方案包括两种：其中一种是共聚的方法，通过调整共聚单体的比例，实现核壳厚度的调控，在核的制备过程中，在suzuki偶联聚合时，增加硼酸单体的比例，使得制备的核的表面带有硼酸官能团，然后再与另一个带溴的单体聚合形成壳，通过调节核壳单体的比例，控制壳的厚度；另一种是制备核和壳分别选择不同的聚合反应，选择具有氨基官能团的单体通过suzuki偶联聚合制备核，使得核的表面有氨基，再通过希夫碱反应制备壳层，改变氨基单体的比例控制核表面氨基的数量，从而控制壳层的厚度。
10、通过计算激发和发射光谱的特征峰位、峰强度和半宽高的差值，能提取出与硝基爆炸物的荧光响应相关的特征，这些差值能够反映出材料的荧光特性与硝基爆炸物之间的关联程度，从而实现对硝基爆炸物的检测和识别，采用径向基函数核将原始的差值数据特征映射到高维空间中，能够有效地将原始数据转换为更具辨识度的特征向量，有利于后续的数据处理和模式识别，径向基函数核具有较强的非线性映射能力，在高维空间中能够更好地描述数据之间的关系，提高了模型的性能和鲁棒性，该方法同时考虑了激发和发射光谱的多个特征参数，如峰位、峰强度和半宽高，综合利用这些特征参数的差值进行分析，能够更全面地描述材料的荧光性能，通过综合考虑多种特征，能提高对硝基爆炸物的检测准确性和可靠性。
11、作为本专利技术进一步的方案，在步骤三中，核壳结构发光多孔材料的激发和发射光谱的分析方法为，从光谱中分别获取激发光谱的特征峰位、峰强度、半宽高数据和发射光谱的特征峰位、峰强度、半宽高数据，计算激发光谱和发射光谱的特征峰位差值、峰强度差值和半宽高差值，再将这些差值利用径向基函数核将原始的数据特征映射到无限维的高维空间，该径向基函数核的公式为：
12、
13、式中：x为原始特征向量，x＝(x1，x2，x3)，x1、x2、x3分别为待检测硝基爆炸物激发光谱和发射光谱的峰位差、峰强度差和半宽高差，xi为参考特征向量，xi＝(xi1，xi2，xi3)，xi1、xi2、xi3分别为参考硝基爆炸物激发光谱和发射光谱的峰位差、峰强度差和半宽高差，k(x，xi)为特征向量x和参考特征向量xi之间的核函数值，exp为自然指数函数，是以常数e为底的指数函数，σ为径向基函数的宽度参数，根据经验设定。
14、作为本专利技术进一步的方案，在步骤三中，核壳结构发光多孔材料的时间光谱分析方法为，从时间光谱上获取发光寿命、激发态寿命、发光强度峰值、发光强度衰减速率及发光强度持续时间，将发光强度峰值、发光强度衰减速率及发光强度持续时间输入预设的发光强度变化综合分析公式中，获取发光强度变化综合值，再将发光寿命、激发态寿命、发光强度变化综合值输入预设的时间光谱分析公式，获取时间光谱分析值。
15、发光强度峰值为材料在发光过程中达到的最大发光强度，这个值反映了材料的荧光性能，发光强度峰值越高，代表着材料具有更好的荧光性能。发光衰减速率描述了发光强度随时间的衰减速度，衰减速率越大，说明材料的发光强度衰减得越快，说明材料的稳定性较低，发光过程受到了影响。发光持续时间为材料发光的持续时间长度，持续时间越长，说明材料的荧光效应能持续更久，有利于提高检测的可靠性和稳定性。通过指数函数的形式对发光衰减速率进行调节，使得当衰减速率较大时，即材料的荧光强度迅速衰减时，该项对综合分析值的贡献较小，使得衰减速率较大的情况不会对综合分析结果产生过大的影响，保证了对荧光强度变化的综合分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，在步骤三中，核壳结构发光多孔材料的激发和发射光谱的分析方法为，从光谱中分别获取激发光谱的特征峰位、峰强度、半宽高数据和发射光谱的特征峰位、峰强度、半宽高数据，计算激发光谱和发射光谱的特征峰位差值、峰强度差值和半宽高差值，再将这些差值利用径向基函数核将原始的数据特征映射到无限维的高维空间，该径向基函数核的公式为：
3.根据权利要求1所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，在步骤三中，核壳结构发光多孔材料的时间光谱分析方法为，从时间光谱上获取发光寿命、激发态寿命、发光强度峰值、发光强度衰减速率及发光强度持续时间，将发光强度峰值、发光强度衰减速率及发光强度持续时间输入预设的发光强度变化综合分析公式中，获取发光强度变化综合值，再将发光寿命、激发态寿命、发光强度变化综合值输入预设的时间光谱分析公式，获取时间光谱分析值。
4.根据权利要求3所述的一种用
5.根据权利要求4所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，时间光谱分析公式为：
6.根据权利要求1所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，在步骤三中，对二维荧光图谱的分析方法为，从图谱中提取发射波长的最大值、最大发射强度及发射强度大于提前设定阈值的波长区间长度，利用预设的二维荧光图谱分析公式获取二维荧光图谱分析值，二维荧光图谱分析公式为：
7.根据权利要求6所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，在步骤三中，利用光谱分析的结果和二维图谱的分析结果进行机器学习的过程包括：
8.根据权利要求1所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，步骤一的具体实现过程包括：
9.根据权利要求1所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，步骤二的具体实现过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，在步骤三中，核壳结构发光多孔材料的激发和发射光谱的分析方法为，从光谱中分别获取激发光谱的特征峰位、峰强度、半宽高数据和发射光谱的特征峰位、峰强度、半宽高数据，计算激发光谱和发射光谱的特征峰位差值、峰强度差值和半宽高差值，再将这些差值利用径向基函数核将原始的数据特征映射到无限维的高维空间，该径向基函数核的公式为：
3.根据权利要求1所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，在步骤三中，核壳结构发光多孔材料的时间光谱分析方法为，从时间光谱上获取发光寿命、激发态寿命、发光强度峰值、发光强度衰减速率及发光强度持续时间，将发光强度峰值、发光强度衰减速率及发光强度持续时间输入预设的发光强度变化综合分析公式中，获取发光强度变化综合值，再将发光寿命、激发态寿命、发光强度变化综合值输入预设的时间光谱分析公式，获取时间光谱分析值。
4.根据权利要求3所述的一种用于爆炸物检测的核壳发光多孔稀土配合物及制备方法，其特征在于，发光强度变化综合...
【专利技术属性】
技术研发人员：李世刚，张朋，赵晓云，赵明，郑强，
申请(专利权)人：阜阳师范大学，
类型：发明
国别省市：
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