基于ESIPT染料的pH响应型橡胶复合材料开发及其固态光学传感应用

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Carbon dot@metal-organic frameworks with aggregation-induced emission for visual detection of ascorbic acid

本文报道了一种通过硫磺硫化过程共价整合巯基功能化ESIPT（激发态分子内质子转移）染料制备固态pH响应型橡胶复合材料的新策略。该研究成功将HBT-SH染料稳定嵌入丁苯橡胶（BR）、异戊二烯橡胶（IR）和丁基橡胶（IIR）网络，在保持材料机械性能的同时实现绿色区域强荧光发射。复合材料对酸/碱蒸气呈现可逆荧光响应，为开发柔性光学pH传感器提供了新思路。

　　

实验部分

三种不同橡胶被用于制备硫化制品：丁苯橡胶（BR；Nipol 1220）由德国Zeon Europe GmbH提供；异戊二烯橡胶（IR，Cariflex 305）由波兰Torimex Chemicals供应；丁基橡胶（IIR，Butyl 268S）由波兰Milar Sp. z o. o.交付。二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）和微米级氧化锌（ZnO）由波兰Konimpex Chemicals Sp. z o. o.供应。

共价功能化与染料保留

为确认HBT-SH染料在硫化过程中与橡胶网络共价连接，研究人员采用红外光谱对样品进行表征。由于染料仅占样品组成的1%，采用差示光谱能更清晰显示改性效果（图2）。在纯HBT-SH染料光谱中可见2547 cm^-1处的吸收峰，该峰归属于S-H键伸缩振动。该特征峰在硫化产物中的消失证明染料成功参与交联反应。

结论

本研究开发的功能化橡胶复合材料为柔性便携式传感系统提供了创新解决方案。橡胶基质赋予传感器机械柔性、易加工性和工业级可扩展性优势。由于染料在硫化过程中实现共价整合，传感器组件相较于物理吸附或包封染料更具稳定性，更适合重复使用和实际应用。

资金来源

本项目在波兰科学院国际研究议程PLUS计划框架下完成，由欧洲区域发展基金共同资助（MAB PLUS/2019/11）以及波兰国家科学中心支持（MINIATURA 5基金，2021/05/X/ST4/00572）。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的已知竞争性财务利益或个人关系。