综述：基于光诱导电子转移（PET）的环境毒性分析物检测协调机制：当前方法与未来方向

《Journal of Fluorescence》：PET Coordination Mechanism for the Detecting of Environmental Toxic Analytes: Current Approaches and Future Directions

这篇综述聚焦 2011 - 2024 年，基于蒽、咪唑等多种化合物的荧光和比色 PET 化学传感器的研究进展，阐述其分子设计、传感机制和光物理性质，为环境污染物实时监测提供理论与技术参考。

　　### 基于光诱导电子转移（PET）的化学传感器研究进展
近年来，基于荧光的光诱导电子转移（PET）因其独特且优良的光物理性质，在分子识别领域备受关注。基于 PET 的化学传感器在实时监测各类环境基质中的重金属、农药和有机污染物等方面展现出巨大潜力。本综述着重介绍 2011 年至 2024 年期间，基于蒽（Anthracene）、咪唑（Imidazole）、吲哚（Indole）、吡咯（Pyrrole）、噻唑（Thiazole）、萘（Naphthalene）、喹啉（Quinoline）、杯 [4] 芳烃（Calix [4] arene）、荧光素（Fluorescein）、量子点（Quantum Dots）、席夫碱化合物（Schiff base compounds）的荧光和比色 PET 化学传感器的最新进展，深入探讨它们的分子设计、传感机制以及光物理性质。

分子设计

不同化合物在基于 PET 的化学传感器分子设计中发挥着关键作用。以蒽为例，其独特的共轭结构能够有效地参与 PET 过程，通过对蒽分子进行修饰，引入特定的识别基团，可以实现对目标污染物的特异性识别。咪唑类化合物，由于其氮原子的存在，具有良好的电子给予能力，在构建 PET 化学传感器时，能够调节分子内的电子转移过程，进而影响传感器对污染物的响应性能。同样，吲哚、吡咯、噻唑等化合物，它们各自的结构特点为化学传感器的分子设计提供了多样化的选择。例如，吡咯环上的氢原子可以被各种功能基团取代，以此改变传感器的识别和传感性能。萘、喹啉等稠环芳烃，其较大的共轭体系有助于增强荧光信号，在设计高灵敏度的 PET 化学传感器时具有重要价值。杯 [4] 芳烃具有独特的空腔结构，能够通过主客体相互作用与目标污染物结合，为传感器的选择性识别提供了新的途径。荧光素作为一种常用的荧光染料，其在 PET 化学传感器中的应用，可以通过改变其连接的识别基团，实现对不同污染物的荧光响应。量子点具有优异的光学性能，如荧光量子产率高、发射光谱可调等，在化学传感器分子设计中引入量子点，能够显著提高传感器的检测性能。席夫碱化合物则可以通过与金属离子等污染物形成稳定的配合物，实现对污染物的识别和传感。

传感机制

基于 PET 的化学传感器的传感机制主要基于光诱导电子转移过程。当传感器分子吸收光子后，处于激发态。在没有目标污染物存在时，分子内的电子供体和受体之间发生 PET 过程，导致荧光猝灭。而当目标污染物与传感器分子的识别基团结合后，会干扰 PET 过程，使荧光恢复或者产生新的荧光信号。例如，对于检测重金属离子的 PET 化学传感器，当重金属离子与传感器分子中的特定识别位点结合时，会改变分子内的电子云分布，抑制 PET 过程，从而使荧光强度增强。对于检测有机污染物的传感器，有机污染物与识别基团的相互作用可能会影响分子内电荷转移的路径和效率，进而导致荧光信号的变化。这种传感机制具有快速、灵敏的特点，能够实现对环境污染物的实时监测。

光物理性质

这些基于不同化合物的 PET 化学传感器具有多样的光物理性质。在荧光发射方面，不同的化合物结构会导致传感器具有不同的荧光发射波长和强度。例如，量子点修饰的 PET 化学传感器通常具有较窄的荧光发射峰和较高的荧光量子产率，这使得它们在检测时能够获得更清晰的荧光信号。而一些基于荧光素的传感器，其荧光发射波长可以通过改变分子结构进行调节，从而满足不同检测场景的需求。在吸收光谱方面，传感器分子对光的吸收能力和吸收波长范围也受到其分子结构的影响。蒽、萘等共轭体系较大的化合物，通常在紫外 - 可见光区域有较强的吸收，这为它们在光激发下进行 PET 过程提供了基础。此外，传感器的光稳定性也是一个重要的光物理性质。一些传感器在长时间光照下可能会发生荧光衰减，而通过合理的分子设计，如引入稳定的基团或者优化分子结构，可以提高传感器的光稳定性，保证其在实际检测中的可靠性。

未来方向

尽管基于 PET 的化学传感器在环境污染物检测方面取得了显著进展，但仍面临一些挑战和机遇。在未来的研究中，一方面需要进一步提高传感器的选择性和灵敏度，以应对复杂环境基质中多种污染物同时存在的情况。可以通过设计更加精准的识别基团，利用分子印迹技术等手段，增强传感器对目标污染物的特异性识别能力。另一方面，开发能够在原位、实时、在线检测的传感器也是未来的重要方向。这需要将传感器与微流控技术、纳米技术等相结合，实现对环境污染物的快速、连续监测。此外，探索新的化合物和材料用于 PET 化学传感器的构建，以及深入研究传感器的构效关系，也将为该领域的发展提供新的思路和方法。同时，将基于 PET 的化学传感器与其他检测技术联用，如色谱技术、质谱技术等，能够进一步提高检测的准确性和可靠性。总之，未来基于 PET 的化学传感器在环境监测领域具有广阔的应用前景，通过不断的研究和创新，有望为环境保护和人类健康提供更加有效的技术支持。