基于苯并吩嗪-冠醚/四氟对苯二甲酸共晶的选择性乙醛气致变色传感材料研究

研究人员针对乙醛检测在防毒防爆领域的重大需求，创新性地合成了苯并吩嗪-15-冠-5（PCE）与四氟对苯二甲酸（TFPA）的共晶材料（PCE??TFPA）。该材料作为固相气体检测平台，在脂肪醛类中表现出对乙醛的特异性荧光开关响应，其机制源于乙醛分子调控TFPA的HOMO能级和激发态S1能级，抑制主客体电荷转移（CT）过程。该研究为有害气体选择性吸附与循环检测提供了新策略，发表于《Dyes and Pigments》。

　　

乙醛作为国际癌症研究机构（IARC）认定的一类致癌物，能引发神经细胞氧化应激反应并导致DNA损伤，其检测在食品安全和空气质量监测中具有重要意义。然而，现有共晶检测材料对乙醛的选择性识别仍存在挑战。针对这一难题，西北师范大学（根据基金项目推断）的研究团队通过超分子自组装策略，设计出新型苯并吩嗪-冠醚/四氟对苯二甲酸共晶材料，其研究成果发表于《Dyes and Pigments》。

研究团队采用醚化反应合成苯并吩嗪-15-冠-5（PCE），通过溶液法构筑共晶PCE??TFPA。利用飞秒瞬态吸收光谱阐明聚集诱导发光（AIE）机制，结合晶体结构分析和理论计算揭示乙醛响应的电子能级调控原理。

【合成与表征】通过多步有机合成获得PCE，X射线单晶衍射显示其独特的π-π堆积排列，荧光测试证实其在DMF/H₂O体系中具有AIE特性。
【气敏性能】共晶材料对乙醛表现出特异性荧光"开启-猝灭"循环响应，检测限达ppm级，优于同类脂肪醛。
【机制研究】理论计算表明乙醛吸附会降低TFPA的HOMO能级，同时提升其S₁激发态能级，从而抑制主客体CT过程。

该研究首次实现冠醚修饰苯并吩嗪材料的可控组装，突破传统苯并吩嗪衍生物聚集猝灭（ACQ）效应。所开发的共晶传感器兼具高选择性和可逆响应特性，为有害气体检测提供新型分子设计范式。国家自然科学基金（22165027等）和甘肃省科技计划（2022CYZC-18）支持了这项研究。