基于AIE荧光探针InTPAPy-SA/HA的双功能气态酸碱度可视化传感平台开发及其环境健康应用

为解决酸性/碱性气体现场检测难题，研究人员开发了新型pH敏感型聚集诱导发光(AIE)探针InTPAPy，并将其嵌入海藻酸钠/透明质酸(SA/HA)基质构建智能传感器。该传感器通过颜色/荧光双模式响应实现HCl(0.13 ppb)和NH3(1.0 ppb)的超灵敏检测，响应时间分别达30秒和10秒，为环境健康监测提供创新解决方案。

　　

在环境与健康领域，无色无味的有毒气体如同隐形杀手——研究表明，高浓度酸性/碱性气体会导致呼吸道黏膜损伤、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)甚至死亡。现有电化学传感器虽能检测这类气体，却常因选择性差而在复杂环境中失效；传统荧光探针又受聚集导致淬灭(ACQ)效应困扰，且难以实现现场可视化检测。这一困境亟待突破性解决方案。

东莞理工学院的研究团队在《Separation and Purification Technology》发表创新成果，他们设计出具有聚集诱导发光(AIE)特性的pH敏感探针InTPAPy，并将其固定于海藻酸钠/透明质酸(SA/HA)复合水凝胶中，构建出全球首个能同步检测酸碱气体的三重模式传感器。通过MATLAB分析HSV色彩空间数据，该传感器实现了HCl(0.13 ppb)和NH₃(1.0 ppb)的超痕量检测，响应速度分别突破30秒和10秒，其颜色变化肉眼可辨，为大气污染物监测树立新标杆。

关键技术包括：1）合成含吡啶环的AIE活性分子InTPAPy；2）构建SA/HA复合水凝胶载体；3）智能手机图像采集结合MATLAB HSV量化分析；4）密度泛函理论(DFT)验证质子化/去质子化机制。

【Probe design, colorimetric, and AIE properties】
通过引入吡啶环修饰三苯胺供体，使InTPAPy在聚集态发出强烈荧光。DFT计算证实，H⁺与吡啶氮结合会引发分子内电荷转移(ICT)，而OH^-攻击吲哚鎓键导致结构重排，分别产生黄绿色和橙红色荧光。

【Conclusion】
该研究开创性地将AIEgens与智能水凝胶结合，建立首个基于HSV分析的酸碱气体定量模型。其检测限比现有技术提升2个数量级，且具备抗ACQ特性，为大气污染物实时监测提供革命性工具。国家自然科学基金(42477269)等项目的支持彰显其战略价值。

这项突破不仅解决了环境毒气监测的"卡脖子"难题，更开创了AIE材料在公共安全领域的新范式——正如研究者所述，这种"看得见的分子警报器"有望成为化工厂、实验室等高风险区域的标配防护装备。