磁性核壳纳米容器负载赤藓红B用于全氟辛烷磺酸的光学传感与吸附

针对全氟和多氟烷基物质(PFAS)污染检测与治理难题，杭州师范大学团队构建了以Fe3O4-二氧化硅核壳结构为载体、赤藓红B(EB)为探针的EB@Fe3O4平台。研究发现EB:CTAB(0.5?μM:80?μM)复合物在PFOS存在时产生荧光开启效应，检测限达0.29?μM，吸附容量为0.115?mg/g，为PFOS污染治理提供新型多功能材料。

　　

随着工业化进程加速，全氟和多氟烷基物质(PFAS)这类"永久性化学污染物"已渗透至日常生活各个角落——从不粘锅涂层到消防泡沫，从食品包装到防水材料。这类物质中碳氟键(C-F)的极端稳定性使其在环境中持久存在，并通过食物链富集，最终威胁人类健康。其中全氟辛烷磺酸(PFOS)更是被证实具有肝毒性、神经毒性等多种危害，早在2001年就被美国环保署列为持久性有机污染物。然而现有检测技术如质谱法、电化学分析等往往存在设备昂贵、操作复杂、无法同步去除污染物等缺陷，这促使科学家们寻求更高效的解决方案。

杭州师范大学的研究团队独辟蹊径，将光学传感与磁性吸附技术巧妙结合，设计出名为EB@Fe₃O₄的核壳结构纳米平台。该平台以超顺磁性Fe₃O₄为核心，外层包裹具有分子筛功能的MCM-41介孔二氧化硅，内部装载赤藓红B(EB)荧光探针与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)组成的复合物。当遇到PFOS时，EB:CTAB胶束与污染物相互作用，触发显著的荧光开启效应，犹如纳米级的"化学开关"。这项创新性研究发表在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》期刊。

研究团队采用溶剂热法合成Fe₃O₄磁核，通过溶胶-凝胶工艺构建二氧化硅中间层，再以CTAB为模板剂生长MCM-41分子筛外壳。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附/脱附测试和热重分析(TGA)对材料进行系统表征。通过紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱和量子产率测定研究EB的光物理响应特性，并优化了EB与CTAB的浓度配比。

【Molecular structure and theoretical simulation】
研究发现EB分子具有类似罗丹明的开环-闭环构型转换特性。理论计算表明EB的酚氧原子与CTAB的季铵氮原子间存在静电相互作用，这种动态平衡在PFOS介入时被打破，导致荧光恢复。

【General information】
实验确定EB:CTAB最佳摩尔比为0.5?μM:80?μM。负载EB:CTAB的纳米平台重量占比达34%，在0-14?μM PFOS浓度范围内呈现线性荧光响应，检测限低至0.29?μM。除全氟辛酸(PFOA)外，对其他类似物均表现出良好选择性。

【Conclusion】
该平台展现出双重功能：一方面通过荧光变化实现PFOS可视化检测，另一方面借助介孔结构吸附污染物，最大吸附量达0.115?mg/g。磁性内核使得材料可通过外磁场快速分离回收，解决了传统吸附剂分离困难的痛点。

这项研究的重要意义在于首次将荧光传感与磁性吸附集成于单一纳米平台，为PFAS污染治理提供了"检测-去除"一体化解决方案。团队提出的EB:CTAB协同作用机制为新型荧光探针设计提供了理论依据，而核壳结构工程策略对开发多功能环境修复材料具有普适性参考价值。未来通过优化介孔结构和探针负载量，有望进一步提升材料的检测灵敏度和吸附容量。