高灵敏快速比色-荧光双模检测典型氧化剂研究获进展

高锰酸钾（KMnO₄）、次氯酸钠（NaClO）等典型氧化剂是代表性非制式爆炸物原料，而过量排放会造成环境污染。因此，开展氧化剂的高灵敏、高选择性、现场快速检测和分析对维护国家公共安全与环境保护具有重要意义。有机光学探针因具有结构可调、官能团多样、发光效率高、反应快、识别位点特异等优点，被广泛应用于典型氧化剂检测。目前，相关研究集中在调控探针结构增强单个目标物检测性能方面，如何通过探针设计实现对不同氧化剂的同时区分检测颇具挑战。中国科学院新疆理化技术研究所爆炸物传感检测团队基于KMnO₄和NaClO皆可氧化双键，以及氧化能力和反应机制不同的特征，提出了基于D-π-A（电子给体-π共轭桥–电子受体）结构的“一箭双雕”探针分子设计策略，实现了对KMnO₄和NaClO的比色–荧光双模区分识别。

研究基于多氰基呋喃（TCF）中甲基易与醛基进行羟醛缩合反应生成双键的特点，以自身含有碳碳双键的TCF为拉电子基，以对二甲氨基苯甲醛为推电子基，设计制备了TCF基D-π-A型比色–荧光探针分子（DMA-CN）。由于KMnO₄可以同时打断TCF和π共轭桥中的碳碳双键，而NaClO仅可以打断π共轭桥中的碳碳双键，进而生成具有不同光学性质的产物，从而产生不同的比色和荧光信号。研究发现，DMA-CN对KMnO₄的荧光–比色检测限分别达60 nM和 91 nM，而对NaClO的荧光–比色检测限达13 nM和214 nM，响应时间均<1 s，并对10余种干扰物具有良好的选择性。与已报道的荧光探针检测方案相比较，该成果在检测限、响应速度与选择性方面均具有优势。此外，研究还通过将设计的荧光探针与静电纺丝技术相结合，制备了纳米纤维素纸基传感器，并用于实际环境中痕量KMnO₄和NaClO的准确、快速、可视化识别。该研究为环境监测、工业产品风险管控和爆炸物检测等领域荧光传感原理探针分子的高效设计及应用奠定了实验和理论基础。

相关研究成果发表在Analytical Chemistry上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院青年创新促进会、中科院基础前沿科学研究计划从0到1原始创新项目、中科院“西部之光”人才培养计划和新疆维吾尔自治区等的支持。新疆大学科研人员参与研究。

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探针DMA-CN构建策略、响应机制及纸基传感器选择性检测性能评估