ACS AMI | 基于多孔有机聚合物的高灵敏特异性农药检测

以下文章来源于ACS材料X ，作者ACS Publications

英文原题：Ultrasensitive Pesticide Detection and Specific Recognition in Microenvironment-Modulated Fluorescent Micro-/Mesoporous Polyaminals

通讯作者：王忠刚，大连理工大学

作者：Bin Li (李斌), Zhonggang Wang* (王忠刚)

背景介绍

农药残留不仅影响人类健康和环境安全，也是制约我国农产品出口的重要因素。为确保食品质量与安全，发展准确灵敏和高效便捷的农药检测方法对于促进农产品的安全监管和公共安全监测都具有重要的现实意义。荧光多孔有机聚合物（FPOPs）具有稳定的物理化学稳定性， 而且，其高比表面积和高孔隙率有效提高了荧光基元与农药分子充分接触的概率和传感灵敏性，在农药检测领域显示出潜在的应用价值。

文章亮点

近日，大连理工大学王忠刚教授在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了微环境可调的荧光微孔/介孔聚缩醛胺用于超灵敏农药检测和特异性识别的研究。通过对多孔有机聚合物孔道微环境的定制化修饰，将亲水性的−NH2, −NH–, −N(CH3)2位点和柔性的正丁基引入到孔道壁上（图1），实现了对氟乐灵的超高灵敏和选择性检测。同时，所制备的聚合物荧光探针在各种复杂的实际环境比如自来水、河水和白菜提取液，以及不同酸碱性环境和常见金属离子存在的情况都具有较强的抗干扰能力。由聚合物制得的便携式荧光板可高效识别出低至3×10-8 mol/L的氟乐灵残留量（图2），且检测过程可以在几分钟之内快速完成。聚合物对氟乐灵超灵敏特异性识别机制通过光致电子转移、内滤效应、聚合物骨架的亲水性改善、孔道限域效应以及农药分子的三维尺寸和几何构象等进行了深入系统的阐释（图3）。

图1. 咔唑基三嗪单体和多孔有机聚合物（EFPANs）的合成路线

图2. (i) EFPAN-1荧光板；(ii) EFPAN-1荧光板在不同浓度氟乐灵（TFR）下的可视化响应；(iii)EFPAN-1荧光板对于氟菌唑（TFZ）、吡虫啉（IDP）、高效氯氟氰菊酯（LCT）和氟氯氰菊酯（CFT）的可视化响应；(iv) 在其它农药（TFZ、IDP、LCT和CFT）存在下，EFPAN-1荧光板对于选择性TFR检测的可视化响应。

图3. 荧光检测机制阐释：(a) PET效应的能级解释；(b) 多孔有机聚合物与农药之间的内滤效应；(c) 聚合物-农药最优构象之间的相互作用。

总结/展望

研究团队通过缩醛胺交联化学成功制备了一系列物理化学微环境可调的POPs，并用于超灵敏特异性农药检测。本文制备的微结构可调的多孔有机聚合物荧光探针为高性能的农药检测材料的定制化设计提供了明确的思路，也为便携式传感器的集成提供了一个可靠的平台。

相关论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，大连理工大学博士研究生李斌为文章的第一作者，王忠刚教授为通讯作者。

通讯作者介绍：

王忠刚 教授

王忠刚教授：大连理工大学化工学院教授/博士生导师，教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者。在微/介孔聚缩醛胺、聚酰亚胺、氰酸酯树脂、聚席夫碱、聚苯并咪唑、聚苯并噁唑和聚芳酯的合成与孔形貌调控以及化学传感、异相催化、气体吸附分离等方面做了系统性研究工作，撰写了“Porous Polymer Networks”, “Reactions and Mechanisms in Thermal Analysis of Materials” , “Polymer Membranes for Gas and Vapor Separation”和“电子化学品”专著四章。做为通讯作者发表SCI学术论文130余篇，获授权中国发明专利证书22项。

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

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