基于长波长吸收碳菁染料的高效比色检测硫化物与银离子

研究人员针对水中S2?和Ag+检测的迫切需求，开发了一种基于碳菁染料DIDS-Li的新型比色探针。该探针通过结构变化引发显著颜色响应（S2?使溶液褪色，Ag+变黄），兼具抗干扰性强、线性范围广和智能手机实时检测优势，为环境与健康监测提供了高效解决方案。

　　

在环境与健康领域，硫离子(S^2?)和银离子(Ag⁺)的异常浓度会引发严重问题——S^2?来自工业废水与厌氧环境，可导致肝肾功能损伤；Ag⁺虽具抗菌特性，但环境积累会危害水生生物。传统检测方法如原子吸收光谱(AAS)和质谱(ICP-MS)依赖昂贵设备，而比色法因其直观、低成本成为研究热点，但现有探针往往难以兼顾选择性与实时性。

针对这一挑战，中国研究人员设计合成了一种长波长吸收碳菁染料DIDS-Li。该分子在《Polyhedron》发表的研究中展现出独特优势：与S^2?反应时，蓝色溶液迅速褪色；遇到Ag⁺则变为亮黄色，检测限分别达20.0 μM和0.2 μM。关键技术包括：1）通过磷酰氯介导的缩合反应构建染料分子骨架；2）紫外-可见光谱验证离子特异性响应；3）开发智能手机RGB分析模型实现现场检测。

【合成与表征】
DIDS-Li通过三步骤合成：首先用环己酮与三甲基肼缩合形成吲哚盐中间体，再与丁烷磺内酯开环反应引入水溶性基团，最终产物经核磁与质谱确证结构。该染料在650 nm处有强吸收，为比色检测奠定基础。

【离子选择性】
在17种阴离子和15种阳离子测试中，仅S^2?和Ag⁺引发显著颜色变化。机理研究表明：S^2?攻击染料中心次甲基桥形成无色硫醚加合物；Ag⁺则与磺酸基配位导致分子内电荷转移。

【实际应用】
对湖水与自来水的加标回收率达95%-105%，智能手机拍摄的图像经APP解析后可实现0.1-100 μM范围内的定量，与光谱仪结果一致性达R²>0.99。

该研究不仅揭示了碳菁染料与无机离子的相互作用机制，更创新性地将传统比色分析与智能手机技术结合。DIDS-Li探针在环境水质筛查、工业废水监控等领域具有应用潜力，其设计思路为开发其他离子特异性探针提供了新范式。值得注意的是，该团队在文中强调染料分子可进一步功能化，未来或可拓展至活体成像领域。