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一种基于反应的开启型荧光传感器，用于高灵敏度、高选择性检测Cu(II)：合成、DFT计算、动力学研究及实际水样中的应用

DOI：10.1016/j.dyepig.2019.02.043 期刊：Dyes and Pigments 出版年份：2019 更新时间：2025-10-22 19:38:57
摘要： 基于反应的荧光开启型化学传感器RhB-Cu（以罗丹明B为起始原料）通过两步法轻松合成，可选择性检测Cu2?。在常见金属离子中，该传感器对Cu2?表现出100倍的荧光增强效应，检测限极低至4.7 nM。据我们所知，这是有机荧光传感器检测Cu2?的最佳记录。RhB-Cu与Cu2?的结合化学计量比为1:1，结合常数为6.42×10? M?1。值得注意的是，它能区分Cu2?与Cu?——这在先前研究中难以实现。此外，基于质谱分析和密度泛函理论（DFT）计算提出了检测机制。通过动力学研究获取活化能、焓变和熵变，从而阐明溶剂效应。有趣的是，本研究发现了动力学补偿效应（KCE）。最终证实RhB-Cu可在实际水样中发挥作用，这将极大助力未来Cu2?荧光传感器的优化设计。
作者： Ming Tian，Huan He，Bei-Bei Wang，Xi Wang，Yi Liu，Feng-Lei Jiang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计并合成一种基于反应的开启型荧光化学传感器，用于高灵敏度、高选择性检测Cu(II)，并研究其作用机制、动力学特性及在实际水样中的应用。

研究成果

RhB-Cu传感器对Cu2?表现出优异的灵敏度（检测限为4.7 nM）和选择性，能区分其他金属离子包括Cu?。其机制涉及1:1配位反应，通过PET阻断实现荧光开启。动力学研究表明存在溶剂效应和动力学补偿效应。在实际水样中成功应用并获得高回收率，验证了其实用价值。未来工作应提升水溶性、可逆性并拓展至生物体系。

研究不足

该传感器在水溶性和可逆性方面可能存在局限性，未来工作需加以改进。密度泛函理论计算未考虑熵变因素，可能导致与实验结果存在偏差。本研究聚焦体外应用，未涉及生物体内检测，但建议后续开展相关研究。

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