Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

Флуоресцентный бумажные полоски для выявления фальсификации дизель с Smartphone считывания

Published: November 9, 2018 doi: 10.3791/58019

Summary

Здесь мы представляем протокол для выявления фальсификации дизель с керосином, с помощью тест-полосок, покрыты флуоресцентных вязкость зонд вместе с системой анализа на основе смартфона.

Abstract

Три флуоресцентные молекулярные роторы 4-диметиламино-4-nitrostilbene (4-DNS) были исследованы для их потенциального использования как вязкость зонды сообщить содержание керосина в смеси дизель/керосин, широкое распространение деятельности фальсифицированный топлива. В растворителях с низкой вязкостью красители быстро отключить через так называемые витой внутримолекулярной передачи заряд, эффективно тушения флуоресценции. Измерения дизель/керосин смесей показали хорошие линейной корреляции между снижением флуоресценции и увеличение доли менее вязкой керосина в дизель/керосин смесей. Иммобилизация гидроксильные производные 4-DNS-OH в целлюлозная принесли тест-полоски, которые сохраняют флуоресцентный индикатор поведение. Комбинация полос с читателем, основанный на смартфон и контроль app, позволил создать простое поле теста. Метод может надежно обнаружить присутствие керосина в дизель от 7 до 100%, опережая настоящее стандартные методы для дизельных фальсификата.

Introduction

Фальсификация топлива представляет собой серьезную проблему во многих различных частях мира, просто из-за огромной значимости топлива как источника энергии. Запуск двигателей на фальсифицированных топлива снижает их производительность, приводит к более ранних отказа двигателя и влечет за собой загрязнение окружающей среды1. Увеличение такx выбросы происходят если дизельное топливо фальсифицированной с керосином, обычно содержит большее количество серы2,3. Хотя проблема существует на протяжении десятилетий, устойчивого топливом, которое раскрывает такой преступной деятельности в своей точке происхождения по-прежнему редки, потому что простой и надежный тесты для фальсификация топлива практически отсутствуют4. Несмотря на существенный прогресс минерального масла на основе лабораторных анализа в последние десятилетия5,6,7, подходы к территории измерений по-прежнему ограничены. Недавно были разработаны различные методы для использования вне лаборатории, с использованием волоконной оптики8, транзисторы field - effect9 или механо хромовый материалы10. Хотя они преодолеть некоторые из недостатков традиционных методов, надежный, удобный и портативный методы во многом по-прежнему отсутствуют. Флуоресцентный вязкость датчики, основанные на молекулярные роторы являются интересным альтернативным11,12, потому, что минеральные масла состоят из большое разнообразие углеводородов, которые различаются по длине цепи и цикличность, часто отражение в различных вязкостей. Потому что топлива являются сложные смеси без соединений конкретных свинца в качестве индикаторов, измерение изменения макроскопические свойства как вязкость или полярность весьма многообещающими. Последний может решаться флуоресцентные молекулярные роторы, для которых флуоресценции квантовой урожайность зависит от окружающей среды вязкости. После фотовозбуждения деактивация обычно включает в себя состояние передачи (TICT) витой внутримолекулярной заряда, население которого определяется вязкость ее окружающие микроокружения13. Вязкие растворителей препятствуют молекулярные роторы принять TICT государства, влекущие за собой яркие выбросов. В-низковязкое растворители ротор может намного лучше доступ к TICT государства, ускорение не радиационное воздействие распада и таким образом закаленном флуоресценции. Добавлением керосина, с вязкостью 1,64 мм2∙s1 при 27 ° C, для дизельного топлива, с соответствующей вязкостью 1.3-2.4, 1.9-4.1, 2.0-4.5 или 5.5-24,0 мм2∙s 1 при 40 ° C для классов 1 D, 2D, EN 950 и 4D14,,1516, уменьшает Кинематическая вязкость смеси и потенциально приводит к пропорциональной тушения флуоресценции зонда молекулярного ротора. Семья 4-диметиламино-4-nitrostilbenes (4-DNS) казалось наиболее перспективных для нас из-за их сильной флуоресценции вариации в диапазоне Кинематическая вязкость 0,74-70,6 мм2∙s 1. Этот диапазон совпадает с известным значениям керосина и дизельного топлива.

Поэтому, мы исследовали способность 4DNS, 2-[этиловый [4-[2-(4-нитрофенил) плёнка] фенил] амино] этанола (4DNSOH) и (E)-4-(2-(ethyl(4-(4-nitrostyryl)phenyl)amino)ethoxy)-4-oxobutanoic кислота (4DNSCOOH) для обозначения вязкость дизель керосин смеси через их флуоресцирование, в зависимости от внутримолекулярной вращения и наконец уступая быстрый тест для фальсификации дизель с керосином. Одноразовый тест прост в использовании, точной, надежной, экономически и размерно малых. Исследована адсорбция зонды на фильтровальной бумаге как твердой поддержки и анализа была достигнута с внедренного на основе смартфона флуоресценции чтения. Сегодня повсеместно доступные Смартфоны оборудованы камерами высокого качества, рендеринга обнаружения оптических изменений, таких как цвет и флуоресценции простой и проложить путь для мощных анализа на месте. Здесь мы показываем, что измерения выбросов флуоресцентных зондов, адсорбированные на полоски бумаги с смартфон может использоваться для обнаружения мошенничества на сгорание топлива в надежно17.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. флуоресцентных красителей (рис. 1A)

  1. Покупка коммерчески доступных DNS-4 и 4-DNS-OH.
    Примечание: 4-DNS-COOH не является коммерчески доступных и готовится из 4-DNS-OH, как описано далее.
  2. Место 50 мг (0,16 ммоль) 2-[этиловый [4-[2-(4-нитрофенил) плёнка] фенил] амино] этанола, 2 мг (0.016 ммоль) 4-dimethylaminopyridine и 19,2 мг (0,192 ммоль) янтарной ангидрида в 10 мл раунд нижней колбе.
  3. Растворите реагентов в 2 мл сухого дихлорметан в атмосфере аргона.
  4. Мкл 11.6 (0.08 ммоль) триэтиламин и пусть смесь реагировать на 20 h.
  5. Контролировать реакцию хромотографией тонким слоем до количественные преобразования исходных материалов (Rf = 0,61) в продукт (Rf = 0,27) указывается (гексан/EtOAc, 4/6, v/v)
  6. Добавьте 2 мл воды в смеси до подкисления до pH 2 с уксусной кислотой (около 10 мкл).
  7. Экстракт смеси, выполнив два последовательных извлечений жидкость жидкость, с 10 мл дихлорметан каждый раз.
  8. Мыть после воссоединенной органические фазы с 10 мл насыщенного NaCl (– 1g > 359 Л).
  9. Сухие органические фазы, добавив Na2так4 порошка до тех пор, пока некоторые прекрасные сушильный агент порошок остается видимым.
  10. Очищайте сырой продукт, флэш-кремнезема колоночной хроматографии с нефтяной эфира: Этилацетат 1:9 как элюента.
    Примечание: Доходности достигнутые были 49 мг (74%) желаемого продукта.
  11. Выполнить 1H ЯМР анализ очищенного продукта в ДМСО d6 , для проверки структуры (δ 8.17 (d, J = 8.8 Гц, 2 H), 7,75 (d, J = 8.8 Гц, 2 H), 7.49 (d, J = 8.8 Гц, 2 H), 7.41 (d, J = 16,3 Гц, 1 H), 7.10 (d, J = 16,3 Гц 1 H), 6,75 (d, J = 8.9 Гц, 2 H), 4.18 (t, J = 6.0 Гц, 2 H), 3.58 (t, J = 6.0 Гц, 2 H), 3.43 (q, J = 7.0 Гц, 2 H), 2,50 – 2,45 (m, 4 Ч), 1.10 (t, J = 7.0 Гц, 3 H) ppm).
  12. Выполнить 13C ЯМР анализ очищенного продукта в ДМСО d6 для проверки структуры (δ 173.36 172.20, 147.99, 145.23, 145,13, 133.89, 128.76, 126,30, 124.03, 123.67, 120,95, 111.58, 61.52, 48,05, 44,57, 28.73, 28.63, 12.00 ppm).
  13. Выполнять масс-спектрометрии высокого разрешения с позитивным электро спрей ионизации очищенный продукт, соответствующий значению (C22H25N2O6 [M + H]+: 413.1707) m/z отношение 413.1713.

2. синтез ссылка краска

Примечание: Синтетические процедура 8-(phenyl)-1,3,5,7-tetramethyl-2,6-diethyl-4,4-difluoro-4 бора-3А, 4а диазафенантрена s-indacene был принят от Coskun и др. 18.

  1. Очищайте сырой продукт, колоночной хроматографии на кремний с толуола как элюента.
    Примечание: Доходности достигнутые были 441 мг (29%) яркий красновато кристаллов.
  2. Выполнить 1H ЯМР анализ чистого продукта на 600 МГц в ДМСО d6 , для проверки структуры (δ 0,98 (t, 6 H, J = 7.6 Гц), 1.27 (s, 6 H), 2.29 (q, 4 H, J = 7.6 Гц), 2.53 (s, 6 Ч), 7.27-7,29 (м, Ч. 2), 7.46-7,48 (m, 3 H) ppm).
  3. Выполнять масс-спектрометрии высокого разрешения с позитивным электро спрей ионизации очищенный продукт, соответствующий значению (C23H28BF2N2 [M + H]+: 381.2314) m/z отношение 381.2267.

3. ТЕСТ ПОЛОСЫ ИЗГОТОВЛЕНИЕ, МЕТОД 1.

  1. Подготовка решений 1 мм ссылка краски и красители DNS-4, 4-DNS-OH и 4-DNS-COOH в толуоле.
  2. Вырежьте полосы целлюлозы 30 × 5 мм из фильтр-бумаги.
  3. Место примерно 50 этих полос (611 мг) в закрывающемся 5 мл флакон вместе с 4,5 мл раствора желаемого краска от шаг 3.1.
  4. Встряхните полоски внутри флакона с вертикальной ротатор для 20 минут 30 об/мин.
  5. Залейте раствор из флакона и сразу же заполнить с 4 мл циклогексан и повернуть за 1 мин на 30 об/мин смыть излишки краски.
  6. Повторите операцию стирки от шаг 3.5 три раза.
  7. Сухие полученные тест-полоски на фильтровальной бумаге для 10 минут в воздухе при комнатной температуре.

4. тест полосы изготовления, способ 2.

  1. Аминирование полоски бумаги.
    1. Вырежьте полосы целлюлозы 30 × 5 мм из фильтр-бумаги.
    2. Под вытяжного шкафа место около 20 из этих полос (308 мг) в колбе, содержащий 40 мл толуола.
    3. 960 мкл 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) в колбу и размешать смесь для 24 ч при температуре 80 ° C.
    4. Удаление полоски из колбы и тщательно промойте 50 мл этанола.
    5. Сухие полосами втечение 2 ч при температуре 50 ° C.
  2. Прививка красителя.
    1. Под вытяжного шкафа растворяют в 10 мл сухого дихлорметан в атмосфере аргона в колбу 25 мл 5 мг 4-DNS-COOH (13 мкмоль).
    2. Добавить N,N'- методы (DCC, 3,3 мг, 16 мкмоль) и позволяют карбоновые кислоты, чтобы быть активированы для 15 мин.
    3. Добавьте триэтиламин (2,2 мкл, 16 мкмоль) и 18 Аминированных бумажные полоски (278 мг).
    4. Перемешайте смесь для дополнительных 2 ч.
    5. Удалить полоски из раствора и промыть 25 мл дихлорметана и 25 мл этанола.

5. пример предварительной обработки.

  1. Лаборатория лечение
    1. Место 10 мл свежего дизель/керосин смесь в 25 мл флаконе.
    2. Приостановите 10 wt % активного угля в смеси.
    3. Перемешайте флакон для 1 h, центрифуги (400 x g, 10 мин) и фильтр для удаления уголь.
  2. На месте лечения
    1. Покупка круговой активированного углерода загрузки фильтров диаметром 47 мм.
    2. Место четыре из фильтров в держатель фильтра в линии 47 мм из нержавеющей стали.
    3. Промойте 5 мл смеси свежих дизель/керосин через фильтры с помощью стандартной 10 мл шприца; было получено примерно 2 мл раствора полициклических ароматических углеводородов бесплатно.

6. смартфон читателя осуществление

Примечание: Android основе смартфон с выравниванием по центру передней камеры был использован в качестве основной системы измерения смартфон. Все необходимые оптических элементов и 3D-печать аксессуар были специально для этого устройства. Однако может использоваться любой другой смартфон с камеры CMOS (дополнительные металл окись полупроводник). 19 , 20

  1. Приобрести Стандартный 5 мм эпоксидной LED на 460 Нм, резистор 100 Ω и USB on--go (OTG), кабель с переключатель ON/OFF и микро USB-порт.
  2. Вырезать USB-кабель на противоположной стороне OTG изолировать красный провод питания + 5 V (до 300 мА) и черный провод, соответствующий на землю.
  3. Вырезать черный провод кабеля USB и припаять резистор 100 Ω на задней части переключателя. Припой анод для + 5V красный провод и катод на землю черный провод.
  4. Приобрести диффузор и два фильтра для LED и камеры, обычно короткий передать фильтр для возбуждения канала (LED) и группа фильтр для коллекции выбросов (камеры).
  5. 3D-печать смартфон случай, который подходит на смартфоне и интегрирует различные оптические детали, состоящий из черного камеры (20 x 30 x 40 мм)21 , как описано на рисунке 2.
  6. 3D-печать стрипов, как описано в рисунке 2 провести ссылку и тест-полоски.
  7. Реализация канала возбуждения, поместив светодиод, диффузор и фильтр для освещения бумажные полоски под углом 60°.
  8. Реализация канала чтения, поместив фильтр перед камерой смартфона CMOS.
  9. Вставьте держатель тест полосы содержащие полоски, чтобы начать измерение.

7. образец анализ с использованием детектор на основе смартфона

Примечание: Анализы были проведены путем запуска Java app(lication) для андроида, наконец отображаемый уровень фальсификата на экране. Без app фотографии можно принять, экспортировать на компьютер и анализируются с помощью стандартного образа программного обеспечения анализа.

  1. Выберите файл надлежащей калибровки, здесь дизель/керосин, из памяти программное обеспечение, нажав на кнопку меню в правом верхнем углу окна программного обеспечения.
  2. Окуните тест-полоску в образце Дизель за пару секунд путем проведения тест-полоски с помощью пинцета.
  3. Удалите избыток топлива, простой похлопывая сушка бумаги.
  4. Тест-полоски внутри стрипов Помимо ссылок полосы и держателя в случае смартфон.
    Примечание: Изображение полосы флуоресценции затем сразу же отображается на экране смартфона.
  5. Нажмите кнопку стрелять для записи интенсивностью флюоресценции теста и ссылаться на полоски.
    Примечание: Степень фальсификации сразу определяется внутренним алгоритмом и отображается на экране.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Три структуры двух коммерческих красители DNS-4 и 4-DNS-OH и синтезированных краситель 4-DNS-COOH содержат Стильбен ключевой элемент заменен с донором (-NR2) и акцептора (-2) группы на обоих концах, Центральный двойной Бонд составляющих Петля так называемые «молекулярного ротора» (рис. 1A). Структуры отличаются в шаблоне замены аминогруппы с коротких алкильных групп для DNS-4, две чуть больше групп, включая группу в составе спирт для 4-DNS-OH и Эстер компоновщика, прекращения с функцией карбоновые кислоты для 4-DNS-COOH (рис. 1A).

Хотя три красители показали аналогичные свойства флуоресценции в растворе, адсорбции на целлюлозные (бумага) вынудило другое поведение. Когда полярность терминал группы на аминокислоты заместитель (-меня < -OH < - COOH) увеличилась, bathochromic сдвиг и закалки выбросов было отмечено (Рисунок 1B). Осаждения бензин или керосин образцов на бумажные полоски дальнейшее развитие флуоресценции. Последний приписывается все большее сродство красителей для целлюлозных волокон, уменьшение микро сольватации и таким образом флуоресценции квантовой урожаи (рис. 1A).

После увеличения керосина в смеси, флуоресценции 4-DNS-OH тест-полоски был сокращен, смещается hypsochromically от 550 до 515 нм и группа стала более структурированным (рис. 1 c)17. Отличается от поведения в растворе, интенсивность флуоресценции 4-DNS-OH линейно коррелируют с керосин когда адсорбируется в полосе, раскрывая коэффициент корреляции 0.997 и низкое стандартное отклонение 2,5% (рис. 1 c).

Флюоресценция полос было определено с 3D печатной смартфон делу интеграции стрипов и все необходимые оптические элементы, такие как индикатор питание непосредственно от порта USB смартфон, фильтры и диффузор (рис. 2A, 2B).

Процедура анализа оставался максимально простой, с 6 основных этапов: погружение, размещение полоса в держатель, начиная светодиод, позиционирование держателя в случае и анализа флюоресценция сигнал с приложением и обработки данных (приложений Рисунок 2 c). Программное обеспечение для анализа усредненные значения RGB пикселей в предопределенных пространственных областях, соответствующей полосы и преобразовать их в интенсивностью флюоресценции. Точность 3% нашли для определения содержания Дизель был даже лучше, чем точность стандартного метода, а также неопределенности, сообщил для других датчиков.

Figure 1
Рисунок 1. Изучены фотофизические и химические свойства молекулярная вязкость зонды 4-DNS, 4-DNS-ой и 4-DNS-COOH. (А) химической структуры. (B) флуоресценции красителей, адсорбированные на бумаге полосы после возбуждения УФ (365 Нм) перед добавлением топлива и после добавления некоторых дизель (1 = 4-DNS, 2 = 4-DNS-OH и 3 = 4-DNS-COOH). (C) эволюция флуоресценции тест-полоски с топлива градиент от керосина дизель. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2. Встроенные системы для анализа чистоту дизельной смеси. (A) схема корпуса смартфона, содержащего все необходимые оптических и электронных частей. (B) перспективы посмотреть корпуса смартфона с стрипов в месте и без дополнительных элементов (крышка подходит на стороне, чтобы закрыть камеру). (C) последовательных шагов: окунуться в образце, место в держатель, начало светодиод, поместите держатель и нажмите кнопку стрелять, чтобы получить напрямую Дизель чистоты на экране. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Флуоресцентный зонд, на основе молекулярного ротора краситель, который чувствителен к вязкости в диапазоне измеряемых для дизельного топлива и его различных смесей с керосином, был использован для получения простой и эффективный тест-полоски для выявления фальсификации дизельного топлива. Интенсивность выбросов DNS-4 550 Нм в различных дизель/керосин смеси коррелирует с уменьшением вязкости, когда увеличивается доля керосина. При температуре 24 ° C, нелинейной флуоресценции закалки до 55% было отмечено до 100% фальсификация с керосином, позволяя для надежной количественной оценки фальсификация с низким стандартным отклонением 1,70%.

Однако, простой адсорбции DNS-4 на полоски фильтровальной бумаги привело к элюции красителя, когда погружается в жидких проб, из-за гидрофобных и π-π взаимодействие между гидрофобные красителя и гидрофобные растворители. К счастью введение гидроксила (в 4-DNS-OH) или карбоксильной группы (в 4-DNS-COOH) обойти этот ущерб поведение и привело к их пространственной привязки этих полярных производных на целлюлозных волокон посредством водородных связей. В качестве альтернативного подхода прививка 4-DNS-COOH на подложке компоновщик функционализированных также считался избежать элюции и фильтр бумага ранее Аминированных с 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) был выбран в качестве субстрата здесь. К сожалению, этот материал был только слабо эмиссионных даже в присутствии вязкие вещества, как 4-DNS-COOH в матрице бумаги. Среди производных краситель три ротора с различными терминала функциональными группами испытания было обнаружено только 4-DNS-OH пригодны для текущего теста. Этот краситель комбинированный взаимодействия с клетчаткой, которые достаточно сильны, чтобы избежать элюирование с жидкостной оболочки, который позволяет для доступа в образце топлива. Она не была утечка из бумажной полоске, когда погружается в топливо и представил достаточно сильная флуоресценция выбросов в видимом диапазоне для записи с смартфона.

С такой 4-DNS-OH-покрытием тест-полоски титрование используя реальные образцы были также эксперименты. Однако использование сырого топлива был проблематичным из-за присутствия полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), влекущие за собой невыносимо высокой фонового сигнала. Таким образом был реализован простой фильтрации шаг дизель/керосин смесей через активированный уголь, эффективно удаление этих соединений, а также потенциальных топлива маркер красители, которые часто добавляют производителей, ведущих к убедительные результаты.

Ради простой использования на местах была разработана система обнаружения смартфон. Android на основе платформы была выбрана как он предоставляет более гибкие возможности развития с точки зрения развертывания приложений и разъемы (молния порт требует дополнительный адаптер для OTG кабеля). Все Электроника и оптика, широко доступных готовых компонентов и смартфон дела могут быть сделаны стандартных 3D-принтер. Несмотря на то, что недавние высокого класса смартфонов с новейших операционных систем позволяют пользователям получить RAW фотографии от приобретения камеры, подавляющее большинство мобильных устройств в настоящее время на рынке или в использовании оснащены аппаратные автоматической экспозиции алгоритм компенсации непосредственно в CMOS чипа. Эта функция, удобной для потребителя использует, является важной проблемой, когда смартфон chemometric систем, то как люкс сумма, полученная камеры CMOS настраивается автоматически соответствовать определенным критериям, Люкс. Используя эти значения как абсолютное измерение чтений таким образом легко может принести заблуждение и ложные результаты. Измерение ссылку полосы бок о бок тест-полоски таким образом важно для счета для такого авто-экспокоррекции. В будущем, с важностью анализа на основе смартфон резко увеличило, эта функция может значительно упростить метод, имея для анализа только тест полосы как понял в сегодняшних коммерческих тест полосы читателей найти на рынке.

Смартфон и печатных вариантов встроенных сенсорная система была по сравнению с стандартный метод, основанный на GC-FID для проверки17, показывая отличные соглашение с линейной ответы и низкие пределы обнаружения до 7% для мобильной системы. Чтобы повысить точность метода, чистый дизель и чистый керосин эталонного решения могут быть проанализированы (по аналогии с общей 2 точки калибровки любых обычных рН электрода) получить файлы калибровки для топлива, особенно когда дизельное топливо разные сорта встречаются которые имеют конкретные вязкости и отвечать конкретно на полосе. Такие файлы калибровки можно легко вошел и хранятся в приложении. Такие экономически эффективные, точные и быстрые тесты являются интересное судебно-решение для обнаружения мошенничества потребителей или неподготовленные органа персонала.

Дальнейшее развитие событий быстрых тестов для топлива на основе тест-полоски и считывания смартфон в настоящее время, следует отметить для фальсификации бензина с алкоголем или другие нефтепродукты, как керосин. Естественно систему смартфона для флуоресценции считывания может быть легко адаптирована к другим системам флуоресцентный индикатор.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Авторы хотели бы признать BAM для финансирования через области фокуса аналитических наук: https://www.bam.de/Navigation/EN/Topics/Analytical-Sciences/Rapid-Oil-Test/rapid-oil-test.html.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4-dimethylamino-4-nitrostilbene (CAS Number: 2844-15-7) Sigma-Aldrich 39255 4-DNS Dye
2-[ethyl[4-[2-(4-nitrophenyl)ethenyl]phenyl]amino]ethanol (CAS Number: 122258-56-4) Sigma-Aldrich 518565 4-DNS-OH Dye
Whatman qualitative filter paper, Grade 1 Sigma-Aldrich Z274852 Test strips support
Whatman application specific filter, activated carbon loaded paper, Grade 72 Sigma-Aldrich WHA1872047 Fuel pre-treatment filters
Pall reusable in-line filter holders stainless steel, diam. 47 mm Sigma-Aldrich Z268453  Holder pre-treatment filters
(3-Aminopropyl)triethoxysilane Sigma-Aldrich 919-30-2 APTES
4-(Dimethylamino)pyridine Sigma-Aldrich 1122-58-3 DMAP
Succinic anhydride Sigma-Aldrich 108-30-5
Triethylamine Sigma-Aldrich 121-44-8 Et3N
N,N'-dicyclohexylcarbodiimide  Sigma-Aldrich 538-75-0 DCC
Stuart Tube Rotators Cole-Parmer SB3 Rotator
FreeCAD freecadweb.org - Freeware - 3D design
Ultimaker Cura Ultimaker - Freeware - 3D printing
Android Studio Google - Freeware - App programming
Renkforce SuperSoft OTG-Mirror Micro-USB Cable 0,15 m Conrad.de 1359890 - 62 Smartphone setup electronic part
Black Cord Switch 1 x Off / On Conrad.de 1371835 - 62 Smartphone setup electronic part
Carbon Film Resistor 100 Ω Conrad.de 1417639 - 62 Smartphone setup electronic part
492 nm blocking edge BrightLine short-pass filter Semrock FF01-492/SP-25 Filter excitation
550/49 nm BrightLine single-band bandpass filter Semrock FF01-550/49-25 Filter emission
Ø1/2" Unmounted N-BK7 Ground Glass Diffuser, 220 Grit Thorlabs DG05-220 Diffuser excitation
LED 465 nm, 9 cd, 20 mA, ±15°, 5 mm clear epoxy Roithner RLS-B465 LED excitation

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mattheou, L., Zannikos, F., Schinas, P., Karavalakis, G., Karonis, D., Stournas, S. Impact of Using Adulterated Automotive Diesel on the Exhaust Emissions of a Stationary Diesel Engine. Global NEST Journal. 8 (3), 291-296 (2006).
  2. Gawande, A. P., Kaware, J. P. Fuel Adulteration Consequences in India : A Review. Scientific Reviews and Chemical Communications. 3 (3), 161-171 (2013).
  3. Lam, N. L., Smith, K. R., Gauthier, A., Bates, M. N. Kerosene: A Review of Household Uses and their Hazards in Low- and Middle-Income Countries. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B. 15 (6), 396-432 (2012).
  4. Chandrappa, R., Chandra Kulshrestha, U. Sustainable Air Pollution Management: Theory and Practice. , Springer International Publishing. 305-323 (2016).
  5. Felix, V. J., Udaykiran, P. A., Ganesan, K. Fuel Adulteration Detection System. Indian Journal of Science and Technology. 8, 90-95 (2015).
  6. Meira, M., et al. Determination of Adulterants in Diesel by Integration of LED Fluorescence Spectra. Journal of the Brazilian Chemical Society. 26 (7), 1351-1356 (2015).
  7. Klingbeil, A. E., Jeffries, J. B., Hanson, R. K. Temperature- and composition-dependent mid-infrared absorption spectrum of gas-phase gasoline: Model and measurements. Fuel. 87 (17-18), 3600-3609 (2008).
  8. Gupta, A., Sharma, R. K. Air Pollution. Villanyi, V. , InTech. (2010).
  9. Gruber, J., Lippi, R., Li, R. W. C., Benvenho, A. R. V. Analytical Methods for Determining Automotive Fuel Composition. New Trends and Developments in Automotive System Engineering. 13, 13-28 (2011).
  10. Park, D. H., Hong, J., Park, I. S., Lee, C. W., Kim, J. M. A Colorimetric Hydrocarbon Sensor Employing a Swelling-Induced Mechanochromic Polydiacetylene. Advanced Functional Materials. 24 (33), 5186-5193 (2014).
  11. Haidekker, M. A., Theodorakis, E. A. Ratiometric mechanosensitive fluorescent dyes: Design and applications. Journal of Materials Chemistry C. 4 (14), 2707-2718 (2016).
  12. Uzhinov, B. M., Ivanov, V. L., Melnikov, M. Y. Molecular rotors as luminescence sensors of local viscosity and viscous flow in solutions and organized systems. Russian Chemical Reviews. 80 (12), 1179-1190 (2011).
  13. Grabowski, Z. R., Rotkiewicz, K., Rettig, W. Structural Changes Accompanying Intramolecular Electron Transfer: Focus on Twisted Intramolecular Charge-Transfer States and Structures. Chemical Reviews. 103 (10), 3899-4032 (2003).
  14. ASTM D975 - 16a, Standard Specification for Diesel Fuel Oils. , ASTM International. (2016).
  15. Colucci, J. Future Automotive Fuels • Prospects • Performance • Perspective. , Springer US. (1977).
  16. Lackner, M., Winter, F., Agarwal, A. K. Gaseous and Liquid Fuels. 3, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. (2010).
  17. Gotor, R., Tiebe, C., Schlischka, J., Bell, J., Rurack, K. Detection of Adulterated Diesel Using Fluorescent Test Strips and Smartphone Readout. Energy & Fuels. 31 (11), 11594-11600 (2017).
  18. Coskun, A., Akkaya, E. U. Ion Sensing Coupled to Resonance Energy Transfer: A Highly Selective and Sensitive Ratiometric Fluorescent Chemosensor for Ag(I) by a Modular Approach. Journal of the American Chemical Society. 127 (30), 10464-10465 (2005).
  19. Chang, B. Y. Smartphone-based Chemistry Instrumentation: Digitization of Colorimetric Measurements. Bulletin of the Korean Chemical Society. 33 (2), 549-552 (2012).
  20. Roda, A., et al. Smartphone-based biosensors: A critical review and perspectives. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 79, 317-325 (2016).
  21. McCracken, K. E., Yoon, J. -Y. Recent approaches for optical smartphone sensing in resource-limited settings: a brief review. Analytical Methods. 8 (36), 6591-6601 (2016).

Tags

Науки об окружающей среде выпуск 141 Дизель керосин фальсификация флуоресцентный датчик смартфон тест-полоски
Флуоресцентный бумажные полоски для выявления фальсификации дизель с Smartphone считывания
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bell, J., Gotor, R., Rurack, K.More

Bell, J., Gotor, R., Rurack, K. Fluorescent Paper Strips for the Detection of Diesel Adulteration with Smartphone Read-out. J. Vis. Exp. (141), e58019, doi:10.3791/58019 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter