基于四磺化偶氮杯[4]芳烃功能化U型弯曲光纤传感器的高灵敏环境水体Cr(VI)检测技术

《Journal of Hazardous Materials》：Highly sensitive detection of Cr(VI) in environmental waters by Tetra Sulfonated Azo Calix[4]arene functionalized U-bent optical fibre sensor

本研究开发了一种新型四磺化偶氮杯[4]芳烃（TSAC）功能化U型弯曲光纤传感器，通过渐逝波吸收原理实现了对六价铬（Cr(VI)）的高选择性检测。该传感器在多种水体（去离子水、自来水、湖水等）中展现出0.48-1 ppb的检测限（LOD）和1-100 ppb的线性响应范围（R2=0.95-0.99），具有良好的三周稳定性，为环境水体Cr(VI)实时监测提供了创新解决方案。

　　

Section snippets

Materials

对叔丁基杯[4]芳烃、苯酚、氯化铝（AlCl₃）、甲苯、35%盐酸、98%硫酸、甲醇（MeOH）、氯仿（CHCl₃）、氢氧化钠（NaOH）、磺胺酸、亚硝酸钠、尿素、二甲基甲酰胺（DMF）、三水合醋酸钠、乙腈、苯胺、过硫酸铵（APS）、戊二醛、1-氨基己烷、铬酸钾及其他重金属盐购自默克公司。实验用水均通过Milli-Q纯水系统制备。

Characterization studies

四磺化偶氮杯[4]芳烃受体合成后，通过多种分析技术对其结构特性和分子相互作用进行表征。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振氢谱（¹HNMR）结果（图2和图S1）证实了受体分子结构[IR特征峰：3143 cm^-1（OH）、1475 cm^-1（N=N）、1202 cm^-1（SO₃^2-）]。

Conclusion

本研究所开发的化学传感器可特异性检测多种水体中的Cr(VI)，包括波瓦伊湖水、地下水和废水。四磺化偶氮杯[4]芳烃受体与光纤的结合赋予了传感器卓越的选择性、灵敏度和实时监测能力。传感器线性响应范围为100 ppb至1 ppb，相关系数（R²）达0.95-0.99，检测限（LOD）显著优于现有技术。