类型a：学术研究报告

作者与机构
该研究由陕西师范大学化学与化工学院新型概念传感器与分子材料研究所的Jie Wang、Ruijuan Wen、Jing Liu、Zhongshan Liu*和Yu Fang*团队，以及国家民用防护装备重点实验室（北京）的Jinglin Kong合作完成。研究成果以《Miniaturized Separation-Sensing Tandem Enabled by Fluorescent Monoliths》为题，发表于《Angewandte Chemie International Edition》2025年第64卷，文章编号e202502020，DOI为10.1002/anie.202502020。

学术背景
研究领域为荧光传感（fluorescent sensing）与分离分析（separation analysis）的交叉学科。当前，混合物 discriminative sensing（区分性检测）的挑战在于传统传感器缺乏前置分离单元，导致复杂样本中干扰物影响检测性能。现有策略（如主成分分析PCA或传感器阵列）依赖原始数据，易受环境因素干扰且难以定量。作者提出了一种新型多孔荧光整体材料（porous fluorescent monolith），兼具分离与传感功能，旨在开发便携式设备，实现现场高灵敏、定量检测。

研究流程
1. 材料合成与表征
- 单体选择：以具有聚集诱导发光（AIE）特性的4,4′,4′′,4′′′-(ethene-1,1,2,2-tetrayl)tetrabenzaldehyde（ETBA）为骨架，与7种二胺（如脂肪胺、芳香胺、肼）通过动态共价化学聚合，制备荧光整体材料（如E-FA-12C、E-H-H等）。
- 结构调控：通过溶剂比例（DMF/DMSO或DMSO/H₂O）调控贯穿孔结构（through-pore size），SEM显示孔径可调（0.6 μm），BET比表面积达530 m²/g（E-H-H）。
- 光物理性质：脂肪胺链接的材料荧光量子产率高达70%（E-FA-12C），而芳香胺链接因π-π堆积导致非辐射跃迁，量子产率低于7%。

1. 分离-传感平台构建

   • 微型化设计：将荧光整体材料聚合于毛细管柱（内径200 μm）中，移除聚酰亚胺涂层形成传感窗口，集成至层压光学传感器（30×30×20 mm³）。
     
   • 无死体积（dead volume-free）：柱内同时完成分离与传感，避免连接器带来的信号损失。
     

2. 应用验证

   • 单一分析物检测：
     
     • 痕量水检测：E-H-H柱荧光强度与甲醇中水含量线性相关（LOD=11.8 μg）。
       
     • 化学战剂模拟物：对沙林模拟物二乙基氯磷酸酯（DCP）的LOD为94 μg。
       
     • 全氟化合物：对全氟丁烷磺酸（PFBS）和七氟丁酸（HFBA）的LOD分别为0.30 μg和0.48 μg。
       
     • 金属离子：Fe³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Co²⁺的LOD达0.08–0.45 μg。
       
   • 混合物分离检测：
     
     • BTEX（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）：E-FA-12C柱实现基线分离，LOD为19–86 ng，优于美国EPA饮用水标准（0.005–10 mg/L）。
       

结果与逻辑关联
- 光物理与孔结构协同效应：脂肪胺链接的高量子产率与微孔结构（0.5–1.27 nm）保障了传感灵敏度，而贯穿孔结构（0.6 μm）确保了分离效率。
- 机制解析：
- 水分子与肼键（─C═N─NH₂）作用抑制电荷转移，增强荧光；
- DCP等分析物引起荧光猝灭或红移（如PFBS使发射峰从551 nm移至624 nm）；
- BTEX通过π-π相互作用增强荧光，且疏水性差异实现色谱分离。

结论与价值
- 科学价值：首次将荧光整体材料用于分离-传感串联，解决了混合物检测中分离与传感的集成难题。
- 应用价值：为环境监测（如全氟污染物）、食品安全（酒精饮料中的甲醇）、公共安全（化学战剂）提供便携式解决方案。
- 创新性方法：动态共价化学调控材料孔径与光物理性质，微型化平台设计消除死体积。

研究亮点
1. 材料创新：多孔荧光整体材料兼具分离与传感功能，AIE特性保障固态高荧光效率。
2. 技术突破：分离-传感平台实现纳克级检测，较传统色谱-传感器联用设备更便携。
3. 广谱应用：覆盖极性（水）、非极性（BTEX）、离子（金属）、有机磷（DCP）等多类分析物。

其他价值
- 材料在pH 1–14和350 °C下稳定，且可重复使用（100次循环RSD=6.5%）。
- 未来可扩展至其他传感材料（如金属氧化物半导体），推动便携设备开发。