新型异质离子液体SBA-Pr-Py-Car的合成及其对Hg2+离子的高选择性荧光传感研究

研究人员针对环境与生物样本中汞离子（Hg2+）检测的迫切需求，设计了一种新型异质离子液体SBA-Pr-Py-Car。通过功能化修饰SBA-15介孔材料，结合荧光光谱技术，实现了对Hg2+的高选择性（6.25×10?7 M检测限）和快速响应，为重金属污染监测提供了低成本、高灵敏的解决方案。该成果发表于《Journal of Molecular Liquids》。

　　

汞污染已成为威胁人类健康和生态安全的全球性问题。工业排放导致汞在环境中持续积累，其毒性形态如甲基汞（CH₃Hg）可通过食物链富集，引发神经系统损伤甚至死亡。传统检测方法如原子吸收光谱虽准确，但存在设备昂贵、操作复杂等局限。针对这一挑战，阿尔扎赫拉大学（Alzahra University）的研究团队开发了一种基于介孔材料SBA-15的新型荧光传感器，相关成果发表在《Journal of Molecular Liquids》上。

研究采用三步功能化策略：首先通过Vilsmeier-Haack反应合成吡唑醛衍生物（Py-Car），再以(3-氯丙基)三甲氧基硅烷修饰SBA-15骨架，最终嫁接有机荧光团构建SBA-Pr-Py-Car复合材料。关键技术包括热重分析（TGA）验证材料热稳定性、X射线衍射（XRD）确认介孔结构保留、荧光光谱评估传感性能，以及密度泛函理论（DFT）计算揭示Hg²⁺结合机制。

材料合成与表征
通过FT-IR在3410 cm^?1处观察到Si-OH特征峰，证实有机基团成功嫁接。SEM显示材料保持SBA-15的管状形貌，EDX证实元素组成符合设计预期。N₂吸附-脱附测试显示比表面积达300 m²/g，表明介孔结构完整。

传感性能研究
荧光实验显示，SBA-Pr-Py-Car对Hg²⁺具有特异性响应，荧光猝灭率超过90%，而Na⁺、K⁺等干扰离子无显著影响。检测限低至6.25×10^?7 M，优于多数文献报道值。DFT计算表明，Hg²⁺与吡唑环N原子和醛基O原子形成稳定配位键，导致分子轨道能级改变引发荧光猝灭。

结论与意义
该研究不仅开发出性能优异的Hg²⁺荧光传感器，还通过理论计算阐明了识别机制。材料兼具SBA-15的机械强度与有机荧光团的选择性，可应用于水体、生物样本的实时监测。苏莱曼德米雷尔大学（Suleyman Demirel University）合作者Senem Akkoc参与的DFT计算为设计新型传感材料提供了理论指导。这项工作为发展低成本、便携式重金属检测设备奠定了材料基础，对环境污染防控具有重要实践价值。