基于物理吸附原理,采用硅藻土和堿性染料（亞甲基藍、藏紅T）制備新型手印顯現(xiàn)粉末。利用掃描電子顯微鏡和傅里葉變換紅外光譜表征硅藻土的形貌與結(jié)構(gòu),通過紫外可見吸收光譜測試硅藻土對堿性染料的吸附性能,使用制得的復(fù)合粉末顯現(xiàn)出不同客體表面的手印。該綜合化學(xué)實驗涉及多個領(lǐng)域,包括分析化學(xué)的數(shù)據(jù)處理和儀器使用、物理化學(xué)的表面吸附機理、法庭科學(xué)的手印顯現(xiàn)與提取,有利于拓展學(xué)生的科學(xué)視野,提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。 

【文章來源】：化學(xué)教育(中英文). 2019,40(06)北大核心

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圖２硅藻土微粒的掃描電子顯微鏡照片Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆａｄｉａｔｏｍｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅ

相機的微距模式拍照固定。３結(jié)果與討論３．１硅藻土的表面形貌與結(jié)構(gòu)硅藻土微粒的掃描電子顯微鏡照片見圖２，可以看出單個硅藻土微粒呈圓盤狀，直徑約為３０μｍ，這種形貌有利于提高微粒與手印物質(zhì)的結(jié)合力，增強手印顯現(xiàn)效果。此外，硅藻土微粒表面存在大量的孔狀結(jié)構(gòu)，能夠增大比表面積，提升硅藻土對堿性染料的吸附能力。Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆａｄｉａｔｏｍｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅ圖２硅藻土微粒的掃描電子顯微鏡照片硅藻土粉末的傅里葉變換紅外光譜如圖３所示，３４６０ｃｍ－１處的吸收峰對應(yīng)Ｏ—Ｈ的不對稱伸縮振動，１６５０ｃｍ－１處的吸收峰對應(yīng)Ｈ—Ｏ—Ｈ的彎曲振動，１０９０、７９５、４７５ｃｍ－１處的３個吸收峰分別對應(yīng)Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ的不對稱伸縮振動、對稱伸縮振動和彎曲振動。紅外光譜測試結(jié)果表明，預(yù)處理后的硅藻土中存在硅氧鍵、羥基以及吸附水。Ｆｉｇ．３ＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅｐｏｗｄｅｒ圖３硅藻土粉末的傅里葉變換紅外光譜根據(jù)紅外光譜，硅藻土表面官能團在水溶液中可能存在的形式見圖４。呈電中性的官能團包括（ｉ）和（ｉｉ），帶負電荷的官能團為（ｉｉｉ），帶正電荷的官能團包括（ｉｖ）和（ｖ）。在中性至弱堿性水溶液中，硅藻土表面官能團主要以（ｉ）、（ｉｉ）和（ｉｉｉ）形式存在，其中，（ｉ）為硅羥基，具有較強極性和親水性，能與堿性染料中的Ｎ原子產(chǎn)生氫鍵作用；（ｉｉｉ）為硅羥基解離出Ｈ＋后帶負電荷的狀態(tài)，能與堿性

Ｆｉｇ．４Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｇｒｏｕｐｓｉｎｄｉａｔｏｍｉｔｅ圖４硅藻土表面官能團示意圖３．２硅藻土對堿性染料的吸附性能Ｆｉｇ．５ＵＶ－Ｖｉｓａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒａ（ａ）ａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｃｕｒｖｅ（ｂ）ｏｆｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｌｕｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ；ＵＶ－Ｖｉｓａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒａ（ｃ）ａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｃｕｒｖｅ（ｄ）ｏｆｓａｆｒａｎｉｎｅＴｓｏｌｕｔｉｏｎｓ圖５亞甲基藍溶液的紫外可見吸收光譜（ａ）和標(biāo)準曲線（ｂ）；藏紅Ｔ溶液的紫外可見吸收光譜（ｃ）和標(biāo)準曲線（ｄ）亞甲基藍標(biāo)準溶液和硅藻土吸附后亞甲基藍溶液（ｃ初始＝２．５ｍｇ／Ｌ，ｗ＝１ｇ／Ｌ）的紫外可見吸收光譜見圖５（ａ），溶液最大吸收波長為６６４ｎｍ。以各標(biāo)準溶液在６６４ｎｍ處的吸光度值為縱坐標(biāo)、標(biāo)準溶液的濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準曲線，如圖５（ｂ）所示，擬合直線方程Ａ＝０．２２４３ｃ＋０．０００９，線性相關(guān)系數(shù)ｒ２＝０．９９９０，即當(dāng)亞甲基藍溶液濃度在０．５～２．５ｍｇ／Ｌ范圍內(nèi)時，溶液濃度與吸光度之間有良好的線性關(guān)系，可作為定量依據(jù)。將硅藻土吸附后亞甲基藍溶液在６６４ｎｍ處的吸光度值代入擬合直線方程，得到該溶液濃度ｃ平衡＝２．０５ｍｇ／Ｌ，計算得出硅藻土對亞甲基藍的吸附量Ｑ亞甲基藍＝０．４５ｍｇ／ｇ。同理，圖５（ｃ）為藏紅Ｔ溶液的紫外可見吸收光譜，溶液最大吸收波長為５５４ｎｍ，繪制的藏紅Ｔ溶液標(biāo)準曲線見５（ｄ），

【參考文獻】：
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