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境污染。因此，開展氧化劑的高靈敏、高選擇性、現場快速檢測和分析對維護國家公共安全與環境保護具有重要意義。有機光學探針因具有結構可調、官能團多樣、發光效率高、反應快、識別位點特異等優點，被廣泛應用于典型氧化劑檢測。目前，相關研究集中在調控探針結構增強單個目標物檢測性能方面，如何通過探針設計實現對不同氧化劑的同時區分檢測頗具挑戰。中國科學院新疆理化技術研究所爆炸物傳感檢測團隊基于KMnO4和NaClO皆可氧化雙鍵，以及氧化能力和反應機制不同的特征，提出了基于D-π-A（電子給體-π共軛橋-電子受體）結構的“一箭雙雕”探針分子設計策略，實現了對KMnO4和NaClO的比色-熒光雙模區分識別。
研究基于多氰基呋喃（TCF）中甲基易與醛基進行羥醛縮合反應生成雙鍵的特點，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，進而生成具有不同光學性質的產物，從而產生不同的比色和熒光信號。研究發現，DMA-CN對KMnO4的熒光-比色檢測限分別達60 nM和 91 nM，而對NaClO的熒光-比色檢測限達13 nM和214 nM，響應時間均<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、響應速度與選擇性方面均具有優勢。此外，研究還通過將設計的熒光探針與靜電紡絲技術相結合，制備了納米纖維素紙基傳感器，并用于實際環境中痕量KMnO4和NaClO的準確、快速、可視化識別。該研究為環境監測、工業產品風險管控和爆炸物檢測等領域熒光傳感原理探針分子的高效設計及應用奠定了實驗和理論基礎。
相關研究成果發表在Analytical Chemistry上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院青年創新促進會、中科院基礎前沿科學研究計劃從0到1原始創新項目、中科院“西部之光”人才培養計劃和新疆維吾爾自治區等的支持。新疆大學科研人員參與研究。
探針DMA-CN構建策略、響應機制及紙基傳感器選擇性檢測性能評估
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