综述：基于尿嘧啶的新型化学传感器用于实际水样、土壤样品和食品材料中汞的检测

本文报道了一种基于尿嘧啶和芳香醛构建的高选择性Hg2+化学传感器（1），其在410 nm处吸收峰降低伴414 nm红移，荧光强度仅对Hg2+显著增强，对Pb2+/Cu2+/Cd2+等干扰离子具有优异抗性，并成功应用于姜黄、番茄等食品及河水、自来水等实际样品的现场检测（on-site probe），展现出高灵敏度（high sensitivity）和实时检测（real-time detection）优势。

　　

基于尿嘧啶的汞离子特异性探针

化学传感器（1）的构建与表征

通过室温条件下将尿嘧啶与芳香醛结合，成功合成新型化学传感器（1）。该化合物在水溶液中表现出独特的紫外-可见吸收特性，初始吸收峰位于410 nm。当逐步加入Hg²⁺时，410 nm处吸光度持续下降，同时伴随4 nm红移至414 nm，这种"吸收降低-红移"现象成为Hg²⁺识别的特征光学信号。

荧光选择性与抗干扰性能

在激发波长365 nm下，传感器（1）仅对Hg²⁺产生显著荧光增强效应，而常见干扰离子如Pb²⁺、Cu²⁺、Na⁺和Cd²⁺均未引起明显信号变化。值得注意的是，传感器对Na⁺的耐受性尤为突出，这在实际样品检测中具有重要意义——因为钠离子普遍存在于各类环境及生物样本中。

实际应用验证

研究团队将传感器（1）应用于三类重要基质的检测：

1. 1.

   食品样本：成功检出姜黄、柠檬、番茄和大米中痕量Hg²⁺，其中姜黄样品因易受土壤重金属污染而显示出较高汞含量

2. 2.

   自然水体：对河水、湖水等复杂基质仍保持稳定检测性能

3. 3.

   市政供水：在含氯消毒剂的自来水中未出现假阳性反应

技术优势与前景

该传感器集多重技术优势于一体：检测限达nM级（high sensitivity）、响应时间<30秒（real-time detection）、可裸眼比色识别（portability），且经过50次重复测试后信号偏差<5%（ruggedness）。这些特性使其成为目前最具现场应用（on-site）潜力的Hg²⁺检测方案之一，特别适用于食品安全快速筛查和环境应急监测场景。

作用机制探讨

通过Job's plot分析证实传感器（1）与Hg²⁺形成1:1络合物，密度泛函理论（DFT）计算显示Hg²⁺优先与尿嘧啶环上的N3位点和醛基氧原子配位，这种双重配位模式是其高选择性的结构基础。能量转移实验进一步揭示，结合Hg²⁺后分子内电荷转移（ICT）效应增强，导致光学信号发生规律性变化。