新疆理化所研發(fā)新型化學計量劑，實現(xiàn)次氯酸鹽高靈敏可視化定量檢測
次氯酸鹽（ClO?）作為一種典型氧化劑，廣泛應用于殺菌、消毒和漂白等領域，但其過量排放會造成環(huán)境污染，過量攝入會影響生物系統(tǒng)正常運作，同時也是非制式爆炸物的重要原料。因此，實現(xiàn)對ClO?的快速、高靈敏、現(xiàn)場可視化檢測，在環(huán)境監(jiān)測和公共安全領域具有重要意義。然而，當前ClO?傳感面臨摩爾吸收系數(shù)低、Stokes位移窄等技術挑戰(zhàn)。中國科學院新疆理化技術研究所痕量化學物質感知團隊聚焦于基于D-π-A 型熒光化學計量劑的ClO?檢測技術，提出了一種通過調控供電子能力優(yōu)化檢測性能的創(chuàng)新策略。該團隊以碳碳雙鍵為識別位點，基于ClO?的強氧化性，設計了系列D-π-A型熒光化學計量劑（PA-TCF、DPA-TCF、TPA-TCF），其結構由電子給體（苯胺類基團）、π共軛橋和電子受體（2-(3-氰基-4,5,5-三甲基呋喃-2 (5H)-乙基) 丙二腈，TCF）組成。
研究表明，隨著供電子基團能力從苯胺（PA）、二苯胺（DPA）到三苯胺（TPA）依次減弱，化學計量劑呈現(xiàn)出規(guī)律性變化：熒光強度因共軛體系內π電子離域和π-π堆積效應逐漸降低，但熒光發(fā)射峰顯著紅移；識別位點親電性提高 1.449 kcal/mol，Stokes位移從常規(guī)水平提升至201nm；與ClO?反應后，傳感模式從熒光淬滅（PA-TCF）、比率熒光（DPA-TCF）發(fā)展為熒光點亮（TPA-TCF），光信號分辨率顯著提升。
三種化學計量劑均展現(xiàn)出優(yōu)異的檢測性能：檢測限低至1.0-37.0 nM，響應時間小于5秒，且對16種常見干擾物（包括氧化劑、陰陽離子）具有高選擇性。基于三者的性能差異，團隊進一步構建了便攜式三標定量陣列檢測平臺，實現(xiàn)了 ClO?的現(xiàn)場快速定量檢測，檢測限低至1.66mM，檢測值與實際值誤差低于9.5%，驗證了該策略的實際應用價值。
該研究成果以“Triple-Standard Hypochlorite Quantitative Array Enabled by Precise Stokes Shift Modulation in D-π-A Chemodosimeters”為題發(fā)表于《分析化學》（Analytical Chemistry）。新疆師范大學聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生木巴拉克?熱合買提江為第一作者，中國科學院新疆理化技術研究所蔡珍珍副研究員與新疆師范大學粟智教授為共同通訊作者。研究得到國家自然科學基金、新疆天山英才計劃等項目支持。
此項工作不僅為典型氧化劑的檢測提供了“大Stokes位移化學計量劑設計-多模式信號識別-現(xiàn)場定量檢測”的完整技術方案，也為痕量有害化學物質的精準檢測開辟了新路徑，有望在環(huán)境應急監(jiān)測、公共安全篩查等領域發(fā)揮重要作用。