在国家自然科学基金委海外合作项目和国家重大科学研究计划项目的支持下，智能所王素华课题组在气态污染物分析检测领域取得重要进展。针对痕量二氧化硫(SO2)及其衍生物、氮氧化物(NO_x)、硫化氢(H₂S)和重金属离子，分别发展了高选择性可视化检测新方法与技术。在此基础上，进一步构建了定量天然多酚类抗氧化能力的新方法。这些研究成果在美国化学会的期刊 (Analytical Chemistry,2014,86,9381; Analytical Chemistry,2014, 86,5628;Analytical Chemistry,2014, 86, 11727;J. Agric. Food Chem.2014, 62, 5253;ACS Appl. Mater. Interface,2014, 6, 21461; Analytical Chemistry,DOI:10.1021/ac503474x; ACS Appl. Mater. Interfaces,DOI: 10.1021/am507307g)上发表。 

　　作为主要的大气污染物，二氧化硫(SO₂)与氮氧化物(NO_x)等污染气体可经过光化学与大气氧化作用转化为硫酸盐和硝酸盐等细微颗粒，最终促使雾霾的形成。针对雾霾治理上复合污染的难题，需要发展快速有效的复合污染气体识别监测方法和技术手段，以实现对污染源头排放的监测与实时控制。

    项目组成员以现场快速的高选择性灵敏识别为目标，设计制备了针对不同气态污染物的多种灵敏探针。（1）基于量子点表面分子工程和荧光共振能量转移机理，设计合成了针对一氧化氮(NO)特异性响应的金属配合物-纳米荧光探针，利用荧光猝灭-点亮的识别现象来建立一氧化氮的高选择性可视化检测方法，对一氧化氮(NO)的可视化检测限达到10ppm。（2）发展了比率荧光纳米传感方法，实现了气态环境中二氧化氮(NO₂)气体的选择性可视化检测。通过荧光信号由红色到蓝色的渐变，实现了高灵敏可视化的响应。进一步利用集气瓶，获得了便携式的气态传感器，可以检测到1 ppm的二氧化氮(NO2)气体。（3）巧妙利用功能型有机分子与荧光碳点的相容性，实现了二氧化硫气体及其衍生物的高选择性检测。通过功能分子与二氧化硫(SO₂)之间的特异性加成反应来调控两者之间的荧光共振能量转移通道，实现对二氧化硫的高选择性检测。该探针不受其他共存离子与常见气体的干扰，检测限可达到1.8 µM。(4) 进一步将NO₂荧光方法引入到抗氧化测量中，首次提出了一种新颖、便捷、灵敏的定量抗氧化剂能力的方法，用于定量多种天然抗氧化剂（如黄烷酮和多酚类）的自由基捕获能力。利用表儿茶素为标准，通过初始反应速率的动力学方程计算获得九种多酚类化合物的抗氧化反应速率常数，对抗氧化能力进行了量化，建立了结构-活性之间的关联方程。利用上述可视化方法，可以不依托于大型仪器，现场快速地检测相关的气态污染物，对于环境保护与环境检测领域有重要的实用价值。 

　　中科院合肥研究院智能所和中国科技大学的研究生孙健、闫叶寒、朱后娟等以及智能所科研人员孙明泰、余欢、张奎和新加坡国立大学黄德建教授的研究生Yan Yan、C. K. Tan、S. Krishnakumar等参与了课题的研究工作。 

　　图：不同气态污染物探针的响应原理与响应信号