環(huán)境污染物的實時快速監(jiān)測是環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域重要的研究方向之一。環(huán)境水體中陰離子如硝酸根離子含量是重要的水質(zhì)指標(biāo)，然而目前其檢測方法多需要依賴于大型實驗室儀器或需經(jīng)過多項檢測步驟，難以實現(xiàn)實時快速監(jiān)測。聚合物膜離子選擇性電極因其較高的靈敏度、較低的成本、易于微型化等優(yōu)點被廣泛用于環(huán)境樣品的分析測試。近年來，雖然針對金屬陽離子的離子選擇性電極研究取得了較大進(jìn)展，但由于缺乏有效的載體，陰離子的電位檢測一直是個難題。

近日，青島科技大學(xué)環(huán)境學(xué)院青年教師李龍博士團(tuán)隊及錢翌教授團(tuán)隊在前期研究工作的基礎(chǔ)上(Polymeric membrane electrodes using calix[4]pyrrole bis/tetra-phosphonate cavitands as ionophores for potentiometric acetylcholine sensing with high selectivity. Analytical Chemistry(一區(qū)TOP期刊，IF=6.79), 2020, 92(21): 14740-14746;\Polymeric membrane fluoride-selective electrodes using lewis acidic organo-antimony(V) compounds as ionophores. ACS Sensors(一區(qū)TOP期刊，IF=7.33), 2020, 5, 11, 3465–3473)，開發(fā)了新型硝酸根載體并構(gòu)建了高選擇性傳感器，相關(guān)成果以”Deploying hydrogen bond donor/acceptor on arylethynyl scaffold II: urea based tripodal ionophores for polymeric membrane nitrate selective electrode”為題發(fā)表在國際經(jīng)典期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》(一區(qū)TOP期刊，IF=7.1)上，該論文以青島科技大學(xué)為第一署名單位和唯一通訊單位，青年教師李龍博士為通訊作者及第一作者。

課題組將氫鍵及Anion-π作用同時引入到載體結(jié)構(gòu)中，氫鍵給體為吡咯及脲基、Anion-π受體為含有強(qiáng)吸電子基團(tuán)的芳香環(huán)，設(shè)計并合成 “三足型”硝酸根離子載體，并構(gòu)建了高選擇性硝酸根傳感器。該硝酸根離子選擇電極具有良好的選擇性，絕大多數(shù)環(huán)境樣品中的陰離子不干擾硝酸根的檢測。該傳感器已被成功用于多種環(huán)境樣品如河水、礦泉水及自來水中硝酸根的檢測，有望發(fā)展稱為硝酸根離子的實時在線監(jiān)測設(shè)備。

該工作得到了山東省重點研發(fā)計劃、山東省自然科學(xué)基金、青島市基礎(chǔ)創(chuàng)新專項及國家重點實驗室、中科院重點實驗室、青島科技大學(xué)化學(xué)學(xué)部等項目的支持。