Jiahui Hu, Xiangquan Liu, Hexi Wei, Rongrong Huang, Binbin Zhai, Yan Luo, Junbao Yan, Lingya Peng, Mei Liu, Yu Fang, Responsive Mater. 2024, e20240026. DOI:10.1002/rpm.20240026.
挥发性烷基胺是化学、制药和农业工业中的重要原料和中间化合物。然而，它们的毒性带来了严重的职业安全风险。长期暴露于烷基胺蒸气中可能引起眼部、鼻部和咽喉的刺激，头痛，面部潮红，以及神经系统疾病的发生。快速便携地检测挥发性烷基胺对于减轻其对人类健康的不良影响，以及推动大气颗粒物形成研究、早期疾病诊断和食品变质监测具有重要意义。
图1、(a) 构建单元的结构与纳米薄膜在湿润空气/DMSO界面制备的示意图。(b) 基于纳米薄膜的荧光传感器的示意图，用于高效检测和区分烷基胺。(c) 通过所制备的纳米薄膜进行初级、次级和三级烷基胺的视觉区分示意图。
图2、 (a) 纳米薄膜的荧光激发（蓝线）和发射（红线）光谱（λex = 400 nm, λem = 540 nm）。(b) BT-TPATH 纳米薄膜在暴露于饱和正丁胺（BA）、二甲胺（DMA）和三乙胺（TEA）蒸气前后的荧光发射光谱（λex = 400 nm）。(c) 传感器装置的示意图，主要由三部分组成：气体供应单元、基于纳米薄膜的传感器和数据采集系统。(d) 制备的纳米薄膜（黑线）及相关薄膜在紫外光照射下（λex = 400 nm）连续监测 12 小时后的荧光发射强度变化。(e) 在三种不同浓度下：饱和浓度、1000 ppm 和 100 ppm 时，BA（红线）、DMA（蓝线）和 TEA（橙线）达到 90% 信号恢复的恢复时间。(f) 纳米薄膜荧光传感器对各种烷基胺和一些潜在干扰物的响应。图 2e 中的“星号”符号表示荧光强度恢复到其初始值的 90% 时的点。
在本研究中，我们特别设计并制备了一种新型的荧光纳米薄膜 BT-TPATH，该纳米薄膜通过富电子的 4,4',4″-三氮基三苯基肼（TPATH）与缺电子的 4,7-二苯甲醛-苯并噻二唑（BT-2CHO）在空气/二甲基亚硫酰胺（DMSO）界面上进行的动态缩合反应制备而成（图1a）。所制备的纳米薄膜对初级、次级和三级烷基胺蒸气表现出显著的荧光响应。利用 BT-TPATH 纳米薄膜对烷基胺的独特响应，开发了一种基于 BT-TPATH 纳米薄膜的荧光传感器（FFS）。该传感器不仅对多种烷基胺提供快速且可逆的响应，还能根据烷基胺的独特恢复时间和响应强度区分初级、次级和三级烷基胺（图1b）。理论计算表明，氢键作用和微环境效应是导致纳米薄膜荧光红移和猝灭的原因。与传统方法相比，该荧光传感器提供了一种快速、可逆且方便的检测和区分烷基胺的方法。我们相信，所开发传感器的独特区分能力在诸如食品新鲜度快速监测、疾病诊断以及各类工业过程中的安全评估等关键应用中具有巨大潜力。
第一作者：陕西师范大学硕士研究生胡嘉慧
通讯作者：陕西师范大学房喻院士、刘梅副教授
全文链接：https://doi.org/10.1002/rpm.20240026
