獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡(jiǎn)介
2023年CAIA獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)：基于微納材料光化學(xué)傳感體系的構(gòu)建及應(yīng)用
完成單位：西華師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院、內(nèi)江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院
完成人：楊秀培，趙斌，霍峰，王亞，唐鳳琳，侯勝利，張倩，陳連芳，劉宇航，張藝
成果簡(jiǎn)介：光化學(xué)檢測(cè)具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但基于樣品基質(zhì)的干擾，如何開(kāi)發(fā)高選擇性、高靈敏度的光化學(xué)傳感器仍具巨大挑戰(zhàn)。本成果通過(guò)設(shè)計(jì)可控合成了高酶活性的單原子納米酶、碳量子點(diǎn)、金屬團(tuán)簇及金屬有機(jī)框架等微納材料，構(gòu)建了系列高選擇、高靈敏的比色或熒光傳感體系，為環(huán)境痕量污染物和食品質(zhì)量安全檢測(cè)提供了新策略和新途徑。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價(jià)值：（1）提出了B摻雜Zn-N-C（ZnBNC）單原子納米酶的設(shè)計(jì)及可控合成策略，證實(shí)原子分散的ZnN4-B2結(jié)構(gòu)組成及B的引入明顯改善材料的親水性和缺陷，構(gòu)建了一種可用于高靈敏、高選擇性檢測(cè)對(duì)苯二胺（PPD）的比色分析方法。以葉酸為模板劑，采用水熱高溫裂解制備了具有層狀堆積的Fe/Cu雙活性中心單原子納米酶，通過(guò)提高金屬原子的負(fù)載量，增加其缺陷程度，提高其類酶催化活性，建立了高靈敏度、高選擇性、寬線性范圍和低檢出限的S2?比色傳感平臺(tái)，為環(huán)境中S2-的檢測(cè)評(píng)估提供了一種替代檢測(cè)方法。（2）提出了一種離散的中性團(tuán)簇Hf13(μ4-O)8(OCH3)36，它在各種有機(jī)溶劑、濃強(qiáng)酸及濃強(qiáng)堿下都具有非凡的化學(xué)穩(wěn)定性和晶態(tài)，該發(fā)光簇合物可同時(shí)用于濃堿和強(qiáng)酸的高選擇性和重復(fù)檢測(cè)，為設(shè)計(jì)具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性和耐酸堿性能的新型團(tuán)簇材料提供了新的途徑。（3）采用雜原子化學(xué)摻雜法制備了N,Cl共摻雜的熒光碳點(diǎn)(N,Cl-FCDs)，與純碳點(diǎn)相比，其熒光性質(zhì)和表面物理化學(xué)性質(zhì)都有了顯著的改善，熒光量子產(chǎn)率高達(dá)60.52%?；跓晒夤舱衲芰哭D(zhuǎn)移(FRET)，N,Cl-FCDS有望用于食品中檸檬黃的熒光檢測(cè)。采用精細(xì)控制的方法制備了超亮全色碳點(diǎn)(UBFCCDs)，表現(xiàn)出多激發(fā)多發(fā)射(從藍(lán)到紅)的超亮效應(yīng)，并在660 nm的激發(fā)波長(zhǎng)下表現(xiàn)出獨(dú)特的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性，其量子產(chǎn)率可達(dá)78.0%，可用于體內(nèi)外多色生物醫(yī)學(xué)成像和金屬離子傳感。（4）合成了兩種新型陰離子In-MOF（V101和V102），通過(guò)改變?nèi)軇腄MF到DEF，完成了從二重互穿到非互穿的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，通過(guò)互穿控制，探針V102可通過(guò)發(fā)光打開(kāi)或關(guān)閉來(lái)檢測(cè)環(huán)境中痕量抗生素呋喃西林。此外，還合成了系列過(guò)渡金屬或鑭系金屬的新型MOFs，構(gòu)建了多種基于熒光猝滅或增強(qiáng)的用于小分子檢測(cè)的熒光傳感體系，為開(kāi)發(fā)高靈敏、高選擇性快速檢測(cè)方法奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：本項(xiàng)目共發(fā)表論文54篇，累計(jì)引用2057次，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng)。培養(yǎng)博士和碩士研究生30多人。基于該研究成果，第一完成單位化學(xué)、工程和材料學(xué)科先后進(jìn)入ESI世界前1%，化學(xué)學(xué)科進(jìn)入國(guó)家“雙一流”建設(shè)專業(yè)和軟科世界一流學(xué)科前500強(qiáng)。
應(yīng)用前景：本成果提出的系列基于微納材料光化學(xué)傳感體系用于金屬離子、食品添加劑、新型污染物等的檢測(cè)，具有選擇性好、靈敏度高、檢測(cè)響應(yīng)速度快、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，可適合于環(huán)境、食品和生物樣品等的快速分析，應(yīng)用前景良好。
