【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所爆炸物傳感檢測團(tuán)隊(duì)在高靈敏快速比色-熒光雙模檢測典型氧化劑的研究獲得進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在Analytical Chemistry上。
 

　　高錳酸鉀(KMnO4)、次氯酸鈉(NaClO)等典型氧化劑是代表性非制式爆炸物原料，而過量排放會造成環(huán)境污染。因此，開展氧化劑的高靈敏、高選擇性、現(xiàn)場快速檢測和分析對維護(hù)國家公共安全與環(huán)境保護(hù)具有重要意義。
 

　　有機(jī)光學(xué)探針因具有結(jié)構(gòu)可調(diào)、官能團(tuán)多樣、發(fā)光效率高、反應(yīng)快、識別位點(diǎn)特異等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于典型氧化劑檢測。目前，相關(guān)研究集中在調(diào)控探針結(jié)構(gòu)增強(qiáng)單個目標(biāo)物檢測性能方面，如何通過探針設(shè)計實(shí)現(xiàn)對不同氧化劑的同時區(qū)分檢測頗具挑戰(zhàn)。
 

　　中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所爆炸物傳感檢測團(tuán)隊(duì)基于KMnO4和NaClO皆可氧化雙鍵，以及氧化能力和反應(yīng)機(jī)制不同的特征，提出了基于D-π-A(電子給體-π共軛橋-電子受體)結(jié)構(gòu)的“一箭雙雕”探針分子設(shè)計策略，實(shí)現(xiàn)了對KMnO4和NaClO的比色-熒光雙模區(qū)分識別。
 

　　研究基于多氰基呋喃(TCF)中甲基易與醛基進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)生成雙鍵的特點(diǎn)，以自身含有碳碳雙鍵的TCF為拉電子基，以對二甲氨基苯甲醛為推電子基，設(shè)計制備了TCF基D-π-A型比色-熒光探針分子(DMA-CN)。由于KMnO4可以同時打斷TCF和π共軛橋中的碳碳雙鍵，而NaClO僅可以打斷π共軛橋中的碳碳雙鍵，進(jìn)而生成具有不同光學(xué)性質(zhì)的產(chǎn)物，從而產(chǎn)生不同的比色和熒光信號。
 

　　研究發(fā)現(xiàn)，DMA-CN對KMnO4的熒光-比色檢測限分別達(dá)60 nM和 91 nM，而對NaClO的熒光-比色檢測限達(dá)13 nM和214 nM，響應(yīng)時間均<1 s，并對10余種干擾物具有良好的選擇性。與已報道的熒光探針檢測方案相比較，該成果在檢測限、響應(yīng)速度與選擇性方面均具有優(yōu)勢。
 

　　此外，研究還通過將設(shè)計的熒光探針與靜電紡絲技術(shù)相結(jié)合，制備了納米纖維素紙基傳感器，并用于實(shí)際環(huán)境中痕量KMnO4和NaClO的準(zhǔn)確、快速、可視化識別。該研究為環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)產(chǎn)品風(fēng)險管控和爆炸物檢測等領(lǐng)域熒光傳感原理探針分子的高效設(shè)計及應(yīng)用奠定了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。
 

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、中科院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計劃從0到1原始創(chuàng)新項(xiàng)目、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計劃和新疆維吾爾自治區(qū)等的支持。新疆大學(xué)科研人員參與研究。