スマート フォンの読み出しとディーゼルの粗悪品の検出のための蛍光紙のストリップ
Summary
ここでは、スマート フォン ベースの分析システムと共に蛍光粘度プローブでコーティング テスト ストリップを使用して灯油でディーゼルの混入を検出するためのプロトコルを提案する.
Abstract
4-ジメチルアミノ-4-nitrostilbene (4 DNS) の 3 つの蛍光分子ローターを彼らの潜在的な使用のため粘度が灯油ディーゼル/灯油のブレンドで、混ぜ物燃料普及活動の内容を示すプローブとして調べた。低粘度溶剤に染料を効率的に蛍光を消光いわゆる分子内電荷移動準位を介して急速に非アクティブします。ディーゼル/灯油ブレンドの測定は、蛍光の減少とディーゼル/灯油のブレンドで粘性が低く灯油量の増加との間の良好な相関を明らかにしました。ヒドロキシ誘導体 4-DNS-呉のセルロース紙で固定化蛍光インジケーターの動作を保持するテスト ストリップが得られました。単純なフィールド テストを作成する許可されて制御アプリ スマート フォンに基づいてリーダーとストリップの組み合わせ。メソッドは、100%、ディーゼルの粗悪品のための現在の標準的な方法を上回る 7 からディーゼル灯油の存在を確実に検出できます。
Introduction
燃料不純物混入は、単にエネルギー源として燃料の膨大な関連性のため、世界のさまざまな部分に深刻な問題です。粗悪燃料にエンジンを実行している彼らのパフォーマンスが低下、以前のエンジンの故障につながる、環境汚染1を伴ないます。硫黄2,3のより高い金額を含む通常xの排出量がディーゼル灯油と混ぜ物にされる場合に発生するので増加しました。問題は何十年も存在する、元の場所でそのような犯罪行為が明らかに持続可能な燃料管理はまだ珍しい、燃料不純物混入のため、シンプルで信頼性の高いテストが主4不足しているので。過去数十年で鉱物油の実験室の分析の実質的な進歩にもかかわらず5,6、7、アプローチする現地測定がまだ不足しています。光ファイバー8、電界効果トランジスタ9または機械感温材料10を使用して、実験室の外の使用のための様々 な方法最近案出されました。彼らは堅牢な従来の手法の欠点のいくつかを克服するユーザーフレンドリーな携帯用のメソッドはまだ主欠けています。分子ローターに基づく蛍光粘度プローブは、鉱物油は多種多様なチェーンの長さおよび多くの場合、周期が異なる炭化水素から成る、興味深い代替11,12、します。異なる粘度に反映されます。燃料はトレーサーとして使用する特定の鉛化合物のない複雑な混合物であるため粘度や極性のような巨視的性質の変化の測定は非常に有望なようです。後者は蛍光分子ローターを蛍光量子収量は環境粘度に依存によって対処できます。光励起後の非アクティブ化は一般的での人口は、その周囲の微小環境13の粘度によって決まります分子内電荷移動 (TICT) 状態を含まれます。高粘度溶剤を妨げる分子ローター明るい発光を伴う TICT 状態を採用します。低粘度溶剤のローターより非放射崩壊とこうして焼入れ蛍光加速 TICT 状態にアクセスできます。1.64 mm2∙s–1 1.3 2.4 ・ 1.9 4.1 2.0 4.5 ・それぞれの粘度とディーゼルの 27 ° c または 5.5 24.0 mm2∙s –1等級 1 D、2 D、EN 950 40 ° C での粘度で、灯油の添加4 D1415,16,,混合物の動粘度を低減し、分子ローター プローブの蛍光性の比例して焼入れにつながる可能性があります。4-ジメチルアミノ-4-nitrostilbenes (4 DNS) の家族は、0.74 70.6 の動粘度範囲にわたって、強い蛍光変化のため私たちに最も有望なように見えた mm2∙s –1。この範囲は、灯油、軽油の既知の値とよく一致します。
我々 したがって、4DNS、2 – の能力を探検 [エチル [4-[2-(4-ニトロフェニル) ethenyl] フェニル] アミノ] エタノール (4DNSOH) および (E)-4-(2-(ethyl(4-(4-nitrostyryl)phenyl)amino)ethoxy)-4-oxobutanoic 酸 (4DNSCOOH) の粘度を示す分子内回転と灯油でディーゼル粗悪品の迅速なテストを最後に降伏によって、彼らの蛍光性ディーゼル灯油混合物。使い捨てのテストは、使いやすく、正確な信頼性の高い、コスト効果の高い、小さな寸法です。堅実なサポートをろ紙上にプローブの吸着について検討したし、分析が埋め込まれたスマート フォン ベースの蛍光リーダーで達成されました。今日では、高品質のカメラ、色や蛍光などの光の変化を検出を簡単、レンダリングと強力なオンサイト分析のための道を舗装普遍的に利用可能なスマート フォンが備わっています。ここで示す17の信頼性の高い方法で燃焼燃料の詐欺事件を探知用スマート フォンで短冊に吸着した蛍光プローブの放射の測定することができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
ディーゼルと灯油とその別のブレンドについて、測定それらの範囲の粘度に敏感な分子ローター色素に基づく蛍光プローブは、ディーゼル燃料の粗悪品の検出のための簡単で効率的なテスト ストリップを取得する使用されました。550 の 4 DNS の発光強度灯油の増加の割合と粘度の低減と様々 なディーゼル/灯油ブレンド相関の nm。24 の ° C の温度で最大 100% 観察された 55% の非線形蛍光消光灯…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、フォーカス エリア分析科学を通じて資金調達を BAM を認識したい: https://www.bam.de/Navigation/EN/Topics/Analytical-Sciences/Rapid-Oil-Test/rapid-oil-test.html。
Materials
| 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 | – | 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 |
References
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