東華大學：研發共軛微孔聚合物的化學傳感器應用

在快速發展的信息化時代，隨著物聯網與互聯網等信息技術的蓬勃發展，傳感技術在生活、家居、醫療、軍事、交通等諸多領域中有著舉足輕重的地位，歐美日等諸多發達國家都將傳感技術列為關鍵核心技術之一。通常，各種傳感器的研究進展很大程度上取決于新型傳感材料的開發。

高分子化學傳感器因具有分子可設計性、高選擇性、輕質和低工作溫度等特點，彌補了其他傳感器的不足，受到越來越多的關注。共軛微孔聚合物(Conjugated microporous polymers, CMPs)是一類具有可擴展的π共軛結構、孔徑可調、比表面積高和分子可設計的新型多孔材料。這類材料因其可擴展的π共軛結構而產生的光電特性，能通過改變其固有熒光和導電性，進而用于檢測各種化學物質。雖然，基于CMPs的化學傳感器的研究正在快速發展，但目前尚缺少對CMPs化學傳感研究現狀和發展前景的全面概述。因此，系統總結基于CMPs的化學傳感研究對于發展傳感前沿應用具有里程碑的意義。

1.CMPs傳感材料的設計

通常，構筑具有化學傳感特性的CMPs的合成策略與粉末狀的CMPs的合成方法相似，通過金屬偶聯反應(如Yamamoto、Suzuki、Sonogashira反應)、席夫堿反應以及環化反應等鍵合不同拓撲序列(如C2、C3、C4 及 C6)共軛單體進行制備。綜述中對典型的構筑單元和具體的合成策略進行了總結與對比。此外，為了滿足復雜的實際應用場景，不同宏觀形狀(膜、纖維等)CMPs的合成策略也進行了歸納。精準的分子設計賦予了CMPs多種功能特性，有利于選擇性的識別探測目標，使其在高選擇性、高靈敏度和快速響應的化學傳感材料中發展潛力與研究價值。

2. CMPs傳感材料的分類及傳感機理

根據傳感機理的不同，可將基于CMPs的化學傳感器分為熒光型、電化學型、比色型、電阻型和組合功能型傳感器。綜述中對這五種類型的傳感器進行了分析與對比，并重點介紹了熒光型傳感器。其傳感機制可以歸因于諧振能量轉移、供受體間電子轉移、吸收競爭淬滅效應以及協同作用等。雖然目前尚未有CMPs應用于電阻型傳感器，但CMPs的固有特性使其有實現的可能，對于拓展CMPs的應用有重要的意義。

3. CMPs傳感器的實際應用

通過利用CMPs的光電特性和孔徑結構，可將CMPs拓展應用在傳感領域(工業廢氣、爆炸物、金屬陽離子、鹵素、微生物污染物、有機污染物和生物診斷)，甚至將這些功能集成在一起構建組合功能傳感器。綜述中通過列舉代表性的參考文獻總結了不同應用場景的CMPs及其特點。目前，基于CMPs的化學傳感器以用于檢測爆炸物的熒光型傳感器為主，其他類型的傳感器發展還有很大的發展空間。