新疆理化所研發(fā)新型化學(xué)計量劑，實現(xiàn)次氯酸鹽高靈敏可視化定量檢測
次氯酸鹽（ClO?）作為一種典型氧化劑，廣泛應(yīng)用于殺菌、消毒和漂白等領(lǐng)域，但其過量排放會造成環(huán)境污染，過量攝入會影響生物系統(tǒng)正常運作，同時也是非制式爆炸物的重要原料。因此，實現(xiàn)對ClO?的快速、高靈敏、現(xiàn)場可視化檢測，在環(huán)境監(jiān)測和公共安全領(lǐng)域具有重要意義。然而，當(dāng)前ClO?傳感面臨摩爾吸收系數(shù)低、Stokes位移窄等技術(shù)挑戰(zhàn)。中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所痕量化學(xué)物質(zhì)感知團隊聚焦于基于D-π-A 型熒光化學(xué)計量劑的ClO?檢測技術(shù)，提出了一種通過調(diào)控供電子能力優(yōu)化檢測性能的創(chuàng)新策略。該團隊以碳碳雙鍵為識別位點，基于ClO?的強氧化性，設(shè)計了系列D-π-A型熒光化學(xué)計量劑（PA-TCF、DPA-TCF、TPA-TCF），其結(jié)構(gòu)由電子給體（苯胺類基團）、π共軛橋和電子受體（2-(3-氰基-4,5,5-三甲基呋喃-2 (5H)-乙基) 丙二腈，TCF）組成。
研究表明，隨著供電子基團能力從苯胺（PA）、二苯胺（DPA）到三苯胺（TPA）依次減弱，化學(xué)計量劑呈現(xiàn)出規(guī)律性變化：熒光強度因共軛體系內(nèi)π電子離域和π-π堆積效應(yīng)逐漸降低，但熒光發(fā)射峰顯著紅移；識別位點親電性提高 1.449 kcal/mol，Stokes位移從常規(guī)水平提升至201nm；與ClO?反應(yīng)后，傳感模式從熒光淬滅（PA-TCF）、比率熒光（DPA-TCF）發(fā)展為熒光點亮（TPA-TCF），光信號分辨率顯著提升。
三種化學(xué)計量劑均展現(xiàn)出優(yōu)異的檢測性能：檢測限低至1.0-37.0 nM，響應(yīng)時間小于5秒，且對16種常見干擾物（包括氧化劑、陰陽離子）具有高選擇性。基于三者的性能差異，團隊進一步構(gòu)建了便攜式三標(biāo)定量陣列檢測平臺，實現(xiàn)了 ClO?的現(xiàn)場快速定量檢測，檢測限低至1.66mM，檢測值與實際值誤差低于9.5%，驗證了該策略的實際應(yīng)用價值。
該研究成果以“Triple-Standard Hypochlorite Quantitative Array Enabled by Precise Stokes Shift Modulation in D-π-A Chemodosimeters”為題發(fā)表于《分析化學(xué)》（Analytical Chemistry）。新疆師范大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生木巴拉克?熱合買提江為第一作者，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所蔡珍珍副研究員與新疆師范大學(xué)粟智教授為共同通訊作者。研究得到國家自然科學(xué)基金、新疆天山英才計劃等項目支持。
此項工作不僅為典型氧化劑的檢測提供了“大Stokes位移化學(xué)計量劑設(shè)計-多模式信號識別-現(xiàn)場定量檢測”的完整技術(shù)方案，也為痕量有害化學(xué)物質(zhì)的精準(zhǔn)檢測開辟了新路徑，有望在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測、公共安全篩查等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。