二氧化碳（CO2）是地球大气中的关键成分。它吸收地球表面的长波辐射，从而导致大气温度升高，并将热量重新辐射回地表，从而维持地球上的适宜温度。随着社会和工业的发展，由二氧化碳排放引起的温室效应受到了广泛关注[1], [2], [3], [4], [5]。在工业过程中，化石燃料的燃烧会产生占总体积10%至15%的二氧化碳，这是二氧化碳排放的主要来源之一。在工业环境中监测二氧化碳排放对于有效控制二氧化碳总量和减轻环境压力至关重要[6]。在农业领域，检测和调节塑料温室内的二氧化碳浓度可以提高作物的产量和质量，从而增加农民的收入。当吸入的二氧化碳浓度超过6.0%时，可能导致头晕、头痛、中枢神经系统抑制、心悸和混乱；更高的二氧化碳浓度甚至可能引发抽搐和失去意识。因此，定量检测和监测二氧化碳对于环境管理和公共卫生都至关重要。尽管存在多种二氧化碳浓度检测方法，但由于二氧化碳化学性质稳定且反应性较弱，这些方法仍存在局限性，因此推进二氧化碳传感技术的发展十分必要[7]。
目前，主要有三种检测二氧化碳浓度的方法：（1）使用酸碱滴定法计算二氧化碳浓度；（2）利用半导体金属氧化物材料作为传感材料，这些材料在接触二氧化碳气体时会发生电阻变化或发出电信号；（3）利用二氧化碳在红外光谱区域的特征吸收峰，通过红外吸收光谱法进行检测。然而，这些方法存在灵敏度不足、对复杂仪器依赖性强、检测成本高等局限性，限制了其在现场快速检测二氧化碳气体中的应用。因此，开发一种新型且简便的二氧化碳浓度检测方法具有重要的实际价值。这些局限性突显出需要一种成本效益高、选择性强且灵敏度高的检测策略[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]。
为了解决这些局限性，本研究提出了一种双策略方法。首先探索了荧光检测技术作为检测方式。作为一种光学测量技术，荧光具有高灵敏度、宽广的线性动态范围以及能够分辨微小信号变化的能力，其优异的选择性和对外部干扰的强抗性超过了传统红外检测方法。其次，选择聚合物薄膜作为传感基质，因为它们具有高兼容性。在迄今为止报道的各种材料中，聚合物薄膜特别具有吸引力，因为它们成本低廉、易于制备和储存、化学性质稳定且非反应性强[15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24]。通过结合这两种优势，使用聚合物薄膜来封装荧光物质[25], [26], [27], [28], [29]。当二氧化碳溶解于水形成碳酸时，封装的荧光团会捕获酸中的质子，引发化学变化，导致荧光发射波长发生偏移，从而实现二氧化碳浓度的定量分析。
