二氧化碳精準(zhǔn)檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)與工業(yè)安全領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)電化學(xué)法和紅外光譜技術(shù)雖廣泛應(yīng)用，但普遍存在設(shè)備復(fù)雜、難以實(shí)時(shí)可視化等固有缺陷。近年來(lái)，基于發(fā)光材料的傳感技術(shù)雖展現(xiàn)出高靈敏度優(yōu)勢(shì)，卻受限于溶劑依賴(lài)性、不可逆響應(yīng)及固態(tài)穩(wěn)定性不足等瓶頸。Cu(I)簇材料憑借其獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)和發(fā)光可調(diào)性為氣體傳感帶來(lái)新機(jī)遇，但Cu(I)簇的穩(wěn)定性問(wèn)題及作用機(jī)制不明確始終制約其發(fā)展。五邑大學(xué)葉嘉文-陳玲團(tuán)隊(duì)在《Chemical Science》發(fā)表題為"CO2-Enhanced TADF of an Ultra-Stable Cu(I) Cluster via Guest-Host π?π Interaction"的研究論文，報(bào)道了一種基于超穩(wěn)定Cu(I)簇（CuIDPO）的創(chuàng)新傳感材料。該材料通過(guò)獨(dú)特的波浪形一維孔道結(jié)構(gòu)，利用主-客體π-π相互作用機(jī)制，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)CO?的可視化熒光增強(qiáng)檢測(cè)，其熒光強(qiáng)度在1 bar CO?環(huán)境下提升達(dá)385%，檢測(cè)限低至7.7 mbar，且在pH = 1-14的極端酸堿條件中保持穩(wěn)定，展現(xiàn)出突破性的環(huán)境耐受性。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)單晶X射線(xiàn)衍射與理論計(jì)算揭示了CO?誘導(dǎo)熒光增強(qiáng)的微觀(guān)機(jī)制：孔道內(nèi)CO?分子與苯環(huán)間的π-π相互作用有效抑制了苯環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的非輻射躍遷，同時(shí)維持[Cu?I?]簇核心結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使得材料在1.5秒內(nèi)即可完成快速可逆響應(yīng)。該材料不僅突破了Cu(I)簇在強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中不穩(wěn)定的傳統(tǒng)認(rèn)知，更通過(guò)固態(tài)熒光增強(qiáng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了無(wú)需溶劑輔助的可逆檢測(cè)，為開(kāi)發(fā)新一代便攜式CO?傳感器提供了理論基礎(chǔ)。目前團(tuán)隊(duì)正基于該成果研發(fā)二維可視化檢測(cè)裝置，在工業(yè)管道泄漏監(jiān)測(cè)、密閉空間安全預(yù)警等場(chǎng)景中展現(xiàn)出重要應(yīng)用前景。
圖1 二氧化碳熒光傳感的機(jī)制
【作者信息】
環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院碩士生張弘錦為第一作者，葉嘉文副教授與陳玲講師為共同通訊作者。研究工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金（22101211，21901189)的支持。
