Fe/Al氧化电极原位电动修复Cu、Zn、Pb污染土壤：电极构型与金属结合形态的协同调控机制

为解决酸性/碱性气体检测灵敏度低、传统荧光探针易聚集淬灭（ACQ）的问题，研究人员开发了新型pH敏感聚集诱导发光（AIE）探针InTPAPy，并构建SA/HA水凝胶传感器。该传感器通过颜色/荧光双响应实现HCl（0.13 ppb）和NH3（1.0 ppb）的快速检测（10-30秒），结合MATLAB图像分析开创了大气有害气体可视化监测新范式。

　　

研究背景
无色无味的酸性/碱性气体如HCl和NH₃是潜伏的"隐形杀手"，长期暴露可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些气体，但普遍存在选择性差、灵敏度低的缺陷；而传统荧光探针又受困于"聚集导致淬灭"（ACQ）效应——就像一群荧光分子挤在一起时会互相"踩踏"导致信号熄灭。更棘手的是，当气体浓度发生微小波动时，人眼难以分辨颜色的渐变，这给现场快速判断带来了巨大挑战。

研究方案与关键技术
东莞理工学院的研究团队独辟蹊径，将具有"聚集诱导发光"（AIE）特性的探针分子InTPAPy（一种含吡啶环的三苯胺衍生物）嵌入海藻酸钠/透明质酸钠（SA/HA）水凝胶基质，构建出"智能变色"传感器。通过密度泛函理论（DFT）计算验证分子设计后，采用智能手机拍摄传感器变色图像，利用MATLAB提取HSV（色调-饱和度-明度）色彩空间参数，建立了气体浓度与颜色变化的定量关系模型。

主要发现

1. 探针设计与AIE特性
   合成的InTPAPy在聚集态发出强烈橙红色荧光（λ_em=610 nm），其分子内电荷转移（ICT）效应使质子化时发生从橙红到黄色的显著变色（Δλ=85 nm）。

2. 双模式响应机制
   暴露于HCl气体时，InTPAPy-SA/HA的荧光强度在30秒内降低72%，同时颜色由橙红变黄；接触NH₃则引发荧光猝灭并变为深红色，这种"颜色-荧光"双重信号变化如同给气体分子安装了可视化"警报器"。

3. 超灵敏检测性能
   通过MATLAB分析HSV参数建立的定量模型，实现对HCl（检测限0.13 ppb）和NH₃（1.0 ppb）的精准检测，灵敏度比传统电化学传感器提高2个数量级。

研究意义
该研究不仅阐明了AIE探针在固态基质中的质子响应机制，更开创了"水凝胶传感+智能图像分析"的新型检测范式。这种可贴在防护装备上的"变色贴片"，使得一线工作人员无需专业设备就能通过手机拍照判断气体危险等级，为化工泄漏、密闭空间作业等场景提供了革命性的监测工具。相关成果发表于《Separation and Purification Technology》，为环境健康监测领域树立了跨学科创新的典范。