基于聚集诱导发射的Hg2+、Cr3+与Cr6+离子高选择性传感机制及其环境分析应用

本文开发了一种新型希夫碱聚集诱导发射（AIE）化学传感器HMAS，可在高水相环境（90%水含量）中实现对Hg2+、Cr3+和Cr6+离子的超灵敏检测（检测限达10?11–10?10 M），其性能远超WHO饮用水标准限值。通过LMCT、IFE和SOC等机制阐释了选择性识别过程，并成功应用于实际水样检测和氨基酸（Histidine）介导的生物传感，为环境重金属监测提供了创新解决方案。

　　

章节亮点

化学品与测量方法

实验采用SD Fine Chemicals、Hyma、Sigma Aldrich和TCI的分析级化学品与溶剂。使用默克硅胶60?F254薄层色谱板监测反应进程。傅里叶变换红外光谱（FTIR）通过JASCO-4100光谱仪记录，核磁共振氢谱（¹H NMR）和碳谱（¹³C NMR）使用布鲁克400 MHz谱仪测定，并以四甲基硅烷（TMS）作为内标。

AIE特性研究

聚集诱导发射（AIE）现象源于分子聚集态下激发态分子内运动的限制，从而抑制非辐射衰减（NRD）并增强辐射跃迁。本研究中的HMAS传感器在90%高水相乙腈溶液中表现出显著荧光增强，证实其强AIE特性。

与其他化学传感器的对比

HMAS传感器在检测Hg²⁺、Cr³⁺和Cr⁶⁺方面与近期报道的传感器相比具有明显优势：其可在90%水环境中工作，具备纯化简便、成本低廉、检测限极低、动态范围宽、产率高、响应快速以及可视化检测能力，且成功应用于实际环境水样分析。

结论

本研究成功开发出一种希夫碱AIE化学传感器HMAS，其结构经多种光谱手段验证。该传感器在高水相溶液中表现出强烈AIE荧光，对Hg²⁺、Cr³⁺和Cr⁶⁺具有超高灵敏度与选择性，检测限分别低至3.61×10^?11 M、3.11×10^?10 M和2.96×10^?10 M。Job曲线分析表明Cr³⁺和Hg²⁺与HMAS以1:2化学计量比结合，而Cr⁶⁺则通过内滤效应（IFE）机制被检测。