双发射室温长余辉比率纳米探针在Ce(Ⅳ)检测中的应用

摘要

Ce作为镧系元素中丰度最高的稀土元素，在催化、抛光和功能材料等领域具有广泛应用。然而，过量的Ce（Ⅳ）会导致肝肾损伤和血液系统异常等毒性效应，增加患癌风险。目前，Ce（Ⅳ）的检测主要依赖昂贵的分析仪器和复杂的样品前处理流程，而常规荧光分析法又易受Ce（Ⅲ）自身荧光信号的干扰，严重制约了其实际应用。针对这些挑战，本研究设计了一种基于室温长余辉发光的新型纳米探针IPA@NP。该探针以间苯二甲酸为单一原料，通过简便的一步水热法合成。该材料展现出独特的双发射长余辉特性：在300 nm激发下呈现385和502 nm2个发射峰，且在移除紫外光源后仍维持长达6 s肉眼可见的长余辉。研究发现，Ce（Ⅳ）的引入会产生浓度依赖性的双发射长余辉发光信号猝灭。基于此现象，本研究构建了基于双峰比率信号的自校准长余辉探针系统。与传统荧光检测相比，该探针具有三重显著优势：（1）双通道比率检测有效提高了定量准确性；（2）长余辉特性完全规避了Ce（Ⅲ）及其他干扰物的背景荧光；（3）实现了“零背景”干扰下的高灵敏度检测。在优化条件下，该方法对Ce（Ⅳ）的检测线性范围为8.00×10^-6～1.00×10^-4 mol/L，检出限低至1.67×10^-6 mol/L（3σ/k）。该探针具有优异的抗干扰能力和出色的稳定性，可应用于实际水样中Ce（Ⅳ）的精准检测，在环境监测和水质安全评估领域展现出良好的应用前景。

关键词

室温长余辉材料 / Ce(Ⅳ) / 间苯二甲酸 / 比率型探针

基金资助

国家自然科学基金（22264023）; 陕西省科技厅科研计划项目（2024JC-YBQN-0150）; 延安市科研计划项目（2023-SFGG-057）; 陕西省教育厅科研计划项目（22JK0614）; 延安大学博士科研启动基金（YDBK2022-15）