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作者与机构
本研究的作者包括Na Lin、Wensheng Ren、Jianing Hu、Bo Gao、Dengpeng Yuan、Xiaolong Wang和Jun Fu，他们均来自中国工程物理研究院材料研究所。该研究发表于《Dyes and Pigments》期刊，发表日期为2019年3月11日。

学术背景
铀作为一种放射性元素，广泛应用于核能工业和核研究领域。然而，铀在土壤和天然水中的暴露和污染因其化学毒性和放射性而成为一个严重问题。铀的氧化态多样，其中铀酰离子（UO₂²⁺）在富氧环境中最为稳定。根据世界卫生组织（WHO）的标准，饮用水中铀酰离子的最大允许浓度为30 μg/L。因此，开发一种简便、高效的铀酰离子检测方法对环境监测和治理具有重要意义。

目前，铀检测方法包括表面增强拉曼光谱、原子吸收和发射光谱、电感耦合等离子体质谱和荧光光谱等。其中，荧光检测因其低成本、快速、灵敏和便捷等优势而备受关注。然而，铀酰离子的荧光易受环境影响，因此通常需要使用荧光传感器来提高检测灵敏度。近年来，具有聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）特性的分子作为荧光传感器引起了广泛关注，因为它们在聚集状态下会发出强荧光，从而解决了传统荧光分子因聚集而导致的荧光猝灭问题。

本研究旨在设计并合成一种基于四苯基乙烯（Tetraphenylethene, TPE）的新型荧光传感器TPE-BSA，用于铀酰离子的检测。TPE-BSA通过将Salophen基团引入具有AIE特性的TPE分子中，实现了对铀酰离子的高灵敏度和选择性检测。

研究流程
1. 材料与表征
研究使用商业购买的原材料，所有溶剂均为光谱级。金属离子储备液由其硝酸盐或氯酸盐制备，并使用新鲜制备的去离子水。通过核磁共振（NMR）、质谱（MALDI-TOF-MS和ESI-MS）和高效液相色谱（HPLC）对合成的化合物进行表征。

1. 合成
   TPE-BSA的合成分为两步：
   

• 首先，通过钯催化的Suzuki偶联反应合成中间体化合物2。
  
• 随后，通过Schiff碱缩合反应将化合物2与2-羟基苯甲醛反应，最终得到TPE-BSA。合成产物的结构通过高分辨率质谱、¹H NMR和¹³C NMR进行确认。
  

1. 光谱测量与量子化学计算
   研究通过紫外-可见光谱和荧光光谱研究了TPE-BSA的光物理性质。动态光散射（DLS）实验用于分析TPE-BSA的聚集状态。量子化学计算使用Gaussian 09软件包进行，以研究TPE-BSA与铀酰离子的相互作用机制。

2. 铀酰离子检测实验
   通过滴定实验评估TPE-BSA对铀酰离子的检测性能。将不同浓度的铀酰离子加入TPE-BSA溶液中，记录荧光光谱的变化。通过Stern-Volmer方程计算荧光猝灭常数，并通过Job’s plot分析确定TPE-BSA与铀酰离子的结合化学计量比。

3. 机制研究
   通过¹H NMR滴定、粒子尺寸分析和时间分辨荧光光谱研究了TPE-BSA与铀酰离子的相互作用机制。结果表明，荧光猝灭主要归因于铀酰离子的重原子效应和TPE-BSA与铀酰离子的络合作用。

4. pH与其他金属离子的影响
   研究还评估了pH和其他金属离子对TPE-BSA检测性能的影响。结果表明，TPE-BSA在pH 3-9范围内对铀酰离子具有稳定的响应，并且对其他金属离子的干扰具有较高的选择性。

5. 实际应用
   研究将TPE-BSA应用于饮用水中铀酰离子的定量检测，结果表明TPE-BSA在实际样品中具有较高的准确性和可靠性。

主要结果
1. TPE-BSA在THF溶液中表现出较弱的荧光，但在水-THF混合溶液中（水含量>60%）因聚集而荧光显著增强，最大荧光强度增加了9倍。
2. TPE-BSA对铀酰离子的检测限低至0.039 μM，远低于WHO规定的饮用水标准（0.11 μM）。
3. Stern-Volmer猝灭常数（Ksv）为2.70×10⁶ M⁻¹，表明TPE-BSA对铀酰离子具有极高的灵敏度。
4. ¹H NMR和Job’s plot分析表明，TPE-BSA与铀酰离子的结合化学计量比为1:1。
5. 量子化学计算和时间分辨荧光光谱证实，荧光猝灭主要归因于铀酰离子的重原子效应和TPE-BSA与铀酰离子的络合作用。
6. TPE-BSA在pH 3-9范围内对铀酰离子具有稳定的响应，并且对其他金属离子的干扰具有较高的选择性。
7. 在实际饮用水样品中，TPE-BSA对铀酰离子的检测误差在±6%以内，表明其在实际应用中具有较高的可靠性。

结论
本研究成功设计并合成了一种基于AIE特性的新型荧光传感器TPE-BSA，用于铀酰离子的检测。TPE-BSA具有高灵敏度、选择性和稳定性，能够满足环境监测中对铀酰离子的检测需求。其检测限低至0.039 μM，远低于WHO规定的饮用水标准。此外，TPE-BSA在实际饮用水样品中的检测结果表明其具有较高的应用潜力。

研究亮点
1. 首次将Salophen基团引入AIE活性的TPE分子中，设计出了一种新型荧光传感器TPE-BSA。
2. TPE-BSA对铀酰离子的检测限低至0.039 μM，具有极高的灵敏度。
3. 通过量子化学计算和时间分辨荧光光谱揭示了TPE-BSA与铀酰离子的相互作用机制。
4. TPE-BSA在实际饮用水样品中的检测结果表明其具有较高的应用价值。

其他有价值的内容
本研究还探讨了pH和其他金属离子对TPE-BSA检测性能的影响，结果表明TPE-BSA在复杂环境条件下仍具有较高的稳定性和选择性。此外，研究还通过竞争实验验证了TPE-BSA在实际样品中对铀酰离子的选择性检测能力。

以上是对该研究的全面介绍，涵盖了研究的背景、流程、结果、结论及其科学和应用价值。