DOI: 10.1039/c9tc05068j

由于当前可用的检测工具的坚固性，限制了将其大规模部署在易爆区域。制造高稳定、可逆和高效的便携式传感器，用于检测爆炸物，以确保安全和安保是一项挑战。本文报道了一种利用高稳定性稀土掺杂的BaWO₄纳米纤维对硝基和过氧化物基炸药进行传感的新方向，该材料具有显著的灵敏度和可逆性。采用溶胶-凝胶电纺法制备了掺杂Tb³⁺和Eu³⁺离子的BaWO₄纳米纤维，研究了其发射特性及其作为一种荧光探针在2-硝基甲苯和过氧化氢（代表一类广泛的炸药）传感中的应用。白钨矿结构的BaWO₄纳米纤维具有优异的发光特性，在多晶BaWO₄纳米纤维中掺杂稀土离子可获得蓝光、绿光、红光和白光发射。这些纳米纤维对2-硝基甲苯和过氧化氢极为敏感，响应时间很快，观察到的对2-硝基甲苯和H₂O₂的灵敏度分别在1-400 ppb和1-10 ppm范围内。在2-硝基甲苯和H₂O₂存在下，BaWO₄纳米纤维的荧光猝灭呈指数变化，分别高达1.73×10⁶和2.73×10⁴ L mol^-1，这明显高于大多数基于金属-有机骨架和共轭有机材料的荧光探针。暴露于2-硝基甲苯后，在120℃加热10分钟，纳米纤维的发光会完全保留，并且感官响应会保留为新鲜的纳米纤维，现有的荧光爆炸传感器无法实现这种恢复。可伸缩稀土掺杂BaWO₄纳米纤维的高灵敏度和高选择性为同时检测两类炸药提供了新的平台。

图1比较在700 ℃下煅烧的纯BaWO₄和掺杂BaWO₄纳米纤维的XRD图谱。

图2代表性BaWO₄纳米纤维的（a）低倍和（b）高倍SEM图像；（c）BaWO₄：5Tb-5Eu纳米纤维的EDS光谱。

图3（a）BaWO₄：5Tb-5Eu纳米纤维的TEM，（b）SAED模式和（c）HRTEM图像。

图4（a）TEM-HAADF图像和（b）–（f）显示了BaWO₄：5Tb-5Eu纳米纤维的EDS对应的元素图。

图5固态的纯BaWO₄和RE³⁺掺杂的BaWO₄纳米纤维的PL和PLE光谱。

图6（a）固态的BaWO₄:xTb和（b）BaWO₄:5Tb-yEu纳米纤维在247 nm激发下的PL光谱。

图7纯净的和掺杂RE³⁺的BaWO₄纳米纤维的阴极发光。

图8（a）BaWO₄：5Tb-5Eu，（b）BaWO₄：5Tb和（c）BaWO₄：5Eu纳米纤维分散在水中对2-硝基甲苯浓度的PL响应，以及（d）BaWO₄：5Tb-5Eu纳米纤维分散在水中对2-硝基甲苯和H₂O₂的选择性。

图9（a）Stern-Volmer图和（b）RE³⁺掺杂的BaWO₄纳米纤维的猝灭效率，以及（c）随着2-硝基甲苯浓度的增加，分散在水中的纳米纤维的发光消失。

图10（a）2-硝基甲苯存在下PL猝灭的响应时间和（b）RE³⁺掺杂的BaWO₄纳米纤维分散在水中的光漂白。

图11（a）BaWO₄：5Tb-5Eu纳米纤维分散在水中对H₂O₂浓度的PL响应，（b）Stern-Volmer图，以及（c）在H₂O₂存在下PL猝灭的响应时间。

图12（a）固态BaWO₄：5Tb-5Eu纳米纤维对2-硝基甲苯的PL响应，（b）大气条件下的传感器恢复，以及（c）在重复循环中的传感器响应。