基于碳点掺杂沸石的内滤效应设计多功能磷光传感材料

研究人员针对碳点(CDs)基磷光传感材料稀缺且稳定性差的问题，通过将CDs限域于AlPO-11沸石构建多功能传感器。该CDs@AlPO-11复合材料具有331.35 ms长寿命磷光，能在水/高盐/pH环境中稳定发光，并基于内滤效应(IFE)筛选出Fe3+/色氨酸(Trp)/抗坏血酸(AA)三种分析物，检测限低至0.6-2.3 μM，为复杂生物样本检测提供新策略。

　　

在生物分析与环境监测领域，碳点(CDs)作为环境友好型荧光传感器虽广泛应用，却面临两大瓶颈：一是传统荧光检测易受散射光和背景信号干扰，二是室温磷光(RTP)性能易被溶剂和氧气淬灭。更棘手的是，目前基于CDs的磷光传感体系不仅种类稀少，在复杂生物环境中的稳定性更是难以保障。这些问题严重限制了CDs在活体检测等高精度场景的应用。

针对这些挑战，吉林大学的研究团队独辟蹊径，选择具有优异水稳定性和规整孔道结构的AlPO-11沸石作为载体，通过简单煅烧将二丙胺(DPA)前驱体转化为碳点，成功制备出CDs@AlPO-11复合材料。这种"沸石限域"策略不仅赋予材料331.35毫秒的超长磷光寿命，更使其在宽pH范围、高盐浓度等严苛条件下保持稳定发光。研究人员创新性地引入内滤效应(IFE)原理，通过系统分析吸收-发射光谱重叠度，从众多候选物中精准筛选出Fe³⁺、色氨酸(Trp)和抗坏血酸(AA)三种最佳分析物，建立起多功能磷光检测平台。相关成果发表在《Microchemical Journal》上，为复杂生物样本的无干扰检测提供了新思路。

关键技术包括：1) 水热法合成AlPO-11沸石基质；2) 煅烧原位生成碳点；3) 稳态/瞬态荧光光谱表征磷光特性；4) 基于IFE效率的靶标筛选体系。

【Syntheses of CDs@AlPO-11】
通过优化水热条件合成AlPO-11沸石，以DPA为结构导向剂兼碳源，经500℃煅烧使孔道内DPA碳化为CDs。PXRD证实材料保持AEL型拓扑结构，SEM显示其保留典型纳米片形貌。

【Characterization of CDs@AlPO-11】
材料在254 nm激发下发射青色磷光，寿命达331.35 ms，量子产率11.2%。即使在10 M NaCl或pH 1-13范围内，磷光强度仍保持90%以上，XPS分析揭示Al-O-C键的形成是稳定性的关键。

【IFE驱动的靶标筛选】
通过对比20种金属离子、18种氨基酸和15种生物小分子的吸收光谱，发现Fe³⁺在300 nm、Trp在280 nm、AA在265 nm处吸收峰与CDs@AlPO-11的激发/发射谱高度重叠，IFE效率分别达82%、79%和91%。

【分析性能】
构建的传感器对Fe³⁺/Trp/AA的检测限低至1.4/2.3/0.6 μM，血清样本加标回收率97.3-103.8%。尤其AA检测成功克服生物样本自发荧光干扰，信噪比较传统荧光法提升15倍。

该研究通过"基质稳定化+靶标智能化筛选"双策略，突破了CDs磷光传感的应用壁垒。沸石限域不仅解决了RTP的环境敏感性难题，其刚性孔道还抑制了CDs三线态非辐射跃迁；而基于IFE的靶标筛选方法，为开发新型磷光传感器提供了普适性设计原则。这些创新使CDs@AlPO-11成为首个能同时检测金属离子、氨基酸和维生素的磷光材料，为活体实时监测、精准医疗等领域提供了新的技术可能。