基于蓝光碳点与红光钌络合物共价键合的水溶液氧传感比率型探物开发

本文报道了一种通过共价键将蓝光碳点（CDs）与红光钌（Ru(II)）探针结合的新型比率型氧传感平台。该设计有效控制分子间距，实现高效能量转移（效率达12.5–26.1%），成功用于水溶液溶解氧（O2）检测。最优复合材料Ru3@CDs的线性Stern-Volmer方程检测限达0.3?mg/L，灵敏度较文献提升2倍，为生物医学与环境监测提供了高可靠性传感策略。

　　

Highlight

通过将蓝光发射碳点（CDs）与红光发射钌（Ru(II)）络合物结合，成功构建了用于水溶液中氧气检测的比率型光学传感平台。该设计通过共价键连接有效避免相分离，并优化能量转移效率，显著提升检测灵敏度与稳定性。

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试剂与设备信息

方案1展示了Ru(II)探针的分子结构及光学传感复合平台（标记为Ru_n@CD；n?=?1、2、3、4）的构建策略。合成所用化学试剂均为分析纯级别，包括RuCl₃·nH₂O（CAS 10049-08-8）、2,2′-联吡啶（CAS 366-18-7）等。

CDs与Ru_n的设计与分子结构

如2.3节所述，我们以经济易得、纤维规整的大叶黄麻纤维为原料，通过经典水热法合成CDs。乙二胺作为稳定剂使CDs表面富含–NH₂基团。为精确控制CDs与Ru_n的间距并防止相分离，在Ru(II)探针中引入–COOH基团，通过酰胺键实现共价连接。

结论

综上所述，我们合成了四种具有相似分子结构但羧基数量不同的Ru(II)探针，并通过单晶分析和密度泛函理论计算表征了其电子跃迁行为。以大叶黄麻纤维为原料制备的蓝光CDs与Ru(II)探针通过共价键结合（负载量16–17%），光谱分析与寿命对比证实能量转移效率达12.5–26.1%。研究发现Ru(II)探针中过多–COOH基团会导致发光猝灭。最优复合材料Ru3@CDs与Ru4@CDs在溶解氧浓度0.3–42.2?mg/L范围内呈现比率型响应，其中Ru3@CDs具备线性Stern-Volmer方程特性，检测限低至0.3?mg/L，猝灭系数为1.431?L/mg（较文献值提升2倍），而Ru4@CDs因空间位阻效应呈现非线性响应。干扰实验与实际样品检测回收率达104.9–113.8%，验证了方法的实用性与可靠性。