研究内容
六价铬[Cr(VI)]被认为是一种严重的环境污染物，即使在低浓度下也会对人类产生有害影响。因此，开发用于超痕量选择性检测和从环境中有效消除Cr(VI)的双功能材料仍然是非常理想的，并且几乎没有报道。
西安交通大学高瑞霞和郝旖 探索了一种附加咪唑的聚芴衍生物PF-DBT-Im作为高灵敏度/选择性光学探针和对Cr(VI)离子的智能吸附剂，其检测极限为1.77 nM，去除效率高达93.7%。在水性介质中，PF-DBT-Im在仅引入Cr(VI)时，其发射颜色从蓝色到品红色显示出明显的转变，有利于肉眼比色检测。因此，制作了一种与智能手机集成的便携式传感设备，用于实现Cr(VI)的实时现场视觉检测。连接在PF-DBT-Im侧链上的咪唑鎓基团对实现选择性和有效消除Cr(VI)非常有益，其容量高达128.71 mg g -1 。相关工作以“ Imidazolium-Functionalized Conjugated Polymer for On-Site Visual and Ultrasensitive Detection of Toxic Hexavalent Chromium ”为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。
研究要点
要点1. 作者提出了一种在侧链上具有侧咪唑鎓基团的阳离子CP(PF-DBT-Im)，作为双功能材料，用于（1）利用优异的信号放大特性对Cr(VI)进行超灵敏的荧光检测以及（2）由于存在大量可交换的溴化物阴离子与Cr(VI)交换。PF-DBT-Im在用KBr处理后可以很容易地再生，并且可以连续循环至少五次。
要点2. 在水性介质中，PF-DBT-Im在仅引入Cr(VI)时，其发射颜色从蓝色到品红色显示出明显的转变，有利于肉眼比色检测。其检测极限为1.77 nM，去除效率高达93.7%。制作了一种与智能手机集成的便携式传感设备，用于实现Cr(VI)的实时现场视觉检测。
要点3. FT-IR、XPS和模拟研究表明，超灵敏响应和优异去除效率背后的主要因素是阴离子交换诱导PF-DBT-Im和Cr(VI)之间形成独特的基态络合物。因此，利用其优异的信号放大性能和丰富的离子交换位点，提出了一种双功能共轭聚合物PF-DBT-Im，用于同时熟练、快速地识别和消除Cr(VI)离子，在环境监测和水净化方面具有广阔的前景。
研究图文
图1. 并行识别和高效捕获Cr(VI)的双功能系统PF-DBT-Im的设计策略。
图2.（a）阳离子CP PF-DBT-Im的化学结构。（b）PF-DBT-Im的吸收和发射峰。（c）添加Cr(VI)的PF-DBT-Im(10 μM)的发射光谱。插图：在紫外线灯(365 nm)和S-V图下聚合物溶液发射颜色的变化。（d）Cr(VI)的校准曲线。
图3. PF-DBT-Im(10 μM)对各种阳离子（a）和阴离子（b）的选择性。在不存在和存在Cr(VI)的情况下，不同阳离子（c）和阴离子（d）的猝灭效率(%)。阳离子和阴离子的浓度分别为17.5 μM。
图4.（a）Cr(VI)的吸收光谱和PF-DBT-Im的激发/荧光光谱之间的重叠。（b）Cr(VI)的IFE校正图。（c）逐渐加入Cr(VI)后PF-DBT-Im的紫外-可见滴定光谱。（d）添加Cr(VI)前后PF-DBT-Im的寿命衰减曲线。
图5.（a）与智能手机集成的便携式传感设备的蓝图以及Cr(VI)视觉和定量检测背后的原理。（b）使用颜色识别器APP“颜色选择器”对不同样本进行RGB分析。（c）R/B值与不同浓度的Cr(VI)之间具有良好的线性关系。
图6. Cr(VI)(20 mg L -1 )水溶液在被（a）PF-DBT-Im(2.5 mg)和（b）PF-DBT-Br(2.5 mg)吸附后的吸光度随时间的变化。插图：Cr(VI)水溶液在吸附前后颜色的相应变化。PF-DBT-Im对Cr(VI)的（c）吸附动力学和（d）热力学曲线。
文献详情
Imidazolium-Functionalized Conjugated Polymer for On-Site Visual and Ultrasensitive Detection of Toxic Hexavalent Chromium
Zehong Li, Shenyu Shen, Sameer Hussain, Bo Cui, Jingbo Yao, Yaqiong Su, Yue Wang, Yi Hao,* Ruixia Gao*
Anal. Chem.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c05200
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