基于吡啶功能化四苯乙烯衍生物的多刺激响应发光材料：AIE特性、三价离子(Cr3+ /Al3+ /Fe3+ )传感及其应用研究

针对传统荧光材料ACQ效应和多重环境监测需求，江西师范大学团队设计出新型AIE荧光探针BTPE-PA。该材料通过D-π-D结构实现酸性环境（蓝→黄变色，斯托克斯位移245 nm）和三价金属离子（Cr3+ /Al3+ /Fe3+ ）的双模态检测（10?7 mol/L灵敏度），在防伪和即时检测领域展现重大应用价值。

　　

在智能材料领域，传统荧光分子面临"聚集导致淬灭"(ACQ)的致命缺陷——当分子聚集或形成固态时，荧光会完全熄灭。这一现象严重制约了多刺激响应材料的开发。直到2001年唐本忠团队发现"聚集诱导发光"(AIE)现象，才为材料科学打开新天地。其中，四苯乙烯(TPE)因其独特的非平面共轭结构和分子内运动受限(RIM)机制，成为构建AIE材料的明星分子。然而，如何利用TPE开发能同时响应多种环境刺激的智能材料，仍是亟待突破的科学难题。

江西师范大学的研究团队独辟蹊径，将两个TPE单元通过2-氨基嘧啶桥联，设计出新型D-π-D结构分子BTPE-PA。这一创新设计使材料同时具备AIE特性和多重响应能力：在酸性环境中呈现肉眼可见的蓝→黄变色和荧光激活（斯托克斯位移达245 nm）；对Cr³⁺
/Al³⁺
/Fe³⁺
三价离子实现双信号识别（吸收红移和蓝→橙荧光转变），检测限达纳摩尔级。相关成果发表于《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》。

关键技术
研究采用核磁共振(¹
H/¹³
C NMR)确认分子结构，通过紫外-荧光光谱系统评估溶剂极性、酸度和金属离子的响应特性。Job's plot分析证实1:1结合计量比，试纸条实验验证了实际检测效能。

研究结果

1. 分子设计与合成：通过醛胺缩合反应构建D-π-D结构，TPE单元作为电子给体，嘧啶环作为受体核心，赋予分子显著的AIE效应和扭曲分子构型。

2. 酸响应特性：THF溶液中，酸刺激导致发射峰红移（Δλ=245 nm），伴随荧光量子产率从0.8%提升至15.2%，实现高对比度防伪应用。

3. 金属离子识别：对Cr³⁺
   /Al³⁺
   /Fe³⁺
   展现特异性结合（K_a
   ≈10⁵
   M^?1
   ），其他二价离子无干扰，检测限比现有技术降低1-2个数量级。

4. 机制解析：质子化作用破坏分子内电荷转移(ICT)，而金属配位通过限制分子振动(RIM)增强荧光，双重机制确保响应特异性。

结论与展望
BTPE-PA的创新性体现在三方面：(1)首次实现TPE基材料对酸和三价离子的三重响应；(2)创纪录的斯托克斯位移解决传统探针自吸收问题；(3)试纸条验证了现场检测的可行性。该研究为开发环境监测、防伪加密和生物传感的多功能材料提供了新范式，特别是对重金属污染监测具有重要应用前景。未来通过修饰受体单元，可进一步拓展响应离子种类和灵敏度边界。