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Chem. Asian J. :开发具有低分子量及J型聚集之红光材料以用于简易试纸定量检测氰离子浓度

氰化物具有强烈毒性及致死性,中毒时氰离子会进入粒线体并抑制电子传递链进行,此作用可在数分钟之内造成人类死亡。虽然氰化物会造成严重的环境污染,且对人体健康有致命影响,但目前仍被广泛应用于冶金、电镀、採矿以及其它工业。随著工业废水排放,会在地下水、湖水、河水、海水等水域造成不同程度的污染。因此,开发具有低成本及高选择性之氰离子(CN-)感测器是迫切需要的。迄今为止,大多数的氰离子感测器都需要複杂的合成,对于实际应用,必须开发出易于制备并具有高选择性及低成本之氰离子感测器。



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图1. 黄光材料1Y及感测器1之合成

作者合成了一个具有分子内电荷转移机制之感测器1 (图1),以及结构相似的黄光材料1Y。感测器1在溶液态时,几乎不放光,然而在固态时由于存在著J型聚集以及分子内及分子间C–H...O氢键,进而放射出很强的红光。感测器1为目前所发表的纯有机红光材料中,具有最低分子量的结构。感测器1结构中具有缺电子的碳,与氰离子多电子的碳,具有非常强的吸引力,可以反应生成得到产物1-CN (图2),进而打破了感测器1中原有的分子内电荷转移机制,而使得红色萤光变成了蓝色萤光,如此可以藉著萤光以及颜色的变化,快速且具高选择性检测氰离子。我们进一步将感测器1溶于有机溶剂,然后将其涂佈在试纸上,以应用于试纸型光学感测器。如图2所示,涂佈感测器1后的试纸呈现橘色与放射红色萤光,滴定氰离子(10-6至10-4 M)于试纸后,试纸从橘色变成黄色(10-5 M),最终变成了白色(10-4 M),同时萤光从红光变成了紫光,最终变成了蓝光。如此感测器1可利用分子内电荷转移开关转换机制,作为一个低成本、易合成且具高选择性及定量检测之比色及萤光氰离子感测器。

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图2. 氰离子侦测机制及基于感测器1之简易试纸侦测氰离子浓度 

文信息

Low-Molecular-Weight J-Aggregate Solid Red Emitter for Selective and Quantitative Detection of Cyanide

Dr. Sachin D. Padghan, Dr. Jiun-Wei Hu, Li-Ching Wang, Fang-Yu Wang, Prof. Kew-Yu Chen


Chemistry – An Asian Journal

DOI: 10.1002/asia.202201293




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