武汉纺织大学李伟教授团队：比率型荧光水凝胶制备及其对乙二胺的快速检测
引文格式：
李瑞雪, 皮丹丹, 邹汉涛,等. 比率型荧光水凝胶制备及其对乙二胺的快速检测[J]. 纺织工程学报, 2026, 4 (1): 89-96.
LI Ruixue, PI Dandan, ZOU Hantao, et al. Preparation of ratiometric fluorescent hydrogels and their rapid detection of ethylenediamine[J]. Journal of Advanced Textile Engineering, 2026, 4 (1): 89-96.
研究背景：
乙二胺（EDA）是重要化工原料，用于医药等领域，但其蒸气有强腐蚀性和毒性，低浓度暴露也威胁人体健康，开发灵敏、实时、现场检测EDA蒸气的方法对保障安全至关重要。
传统检测方法灵敏度高，但仪器昂贵、操作复杂，难满足现场快速检测需求。荧光探针技术有操作简便等优点，但如何与可穿戴、便携式基底材料结合实现高效捕获与稳定传感是技术瓶颈。
针对上述问题，武汉纺织大学李伟教授团队在《纺织工程学报》发表了题为“比率型荧光水凝胶制备及其对乙二胺的快速检测”的论文，开发了负载吩噻嗪基荧光探针（PTA）的柔性水凝胶传感器，集成到便携式检测平台，为EDA蒸气现场、快速、可视化检测提供新方案。
文章亮点：
材料设计创新：将具有聚集诱导发光（AIE）特性的吩噻嗪基荧光探针（PTA）巧妙地负载于聚乙烯醇（PVA）水凝胶中，利用水凝胶的三维多孔网络结构，有效解决了传统固体基底（如滤纸）上探针分子聚集导致的荧光猝灭（ACQ）问题，显著增强了传感信号的稳定性与强度。
检测模式智能：成功构建了一个由智能手机、暗箱和紫外光源组成的便携式检测平台。通过分析水凝胶传感器与EDA反应前后的荧光颜色变化（从黄到蓝），建立RGB值与EDA浓度的线性关系，实现了对EDA蒸气的定量检测。
应用场景拓展：将水凝胶传感器成功集成到实验服和防护口罩上，制备出可穿戴的传感织物。实验人员仅需通过肉眼观察颜色变化，即可在4分钟内快速判断环境中EDA蒸气浓度是否超标，实现了从“仪器检测”到“人体穿戴感知”的跨越。
文章内容
研究显示，该水凝胶传感器具有独特的三维多孔网络结构和半结晶性质。这种结构为PTA探针分子提供了最佳的分散微环境，最大程度地减少了聚集诱导荧光猝灭（ACQ）现象。相较于负载PTA的滤纸，该水凝胶传感器展现出显著增强且更为稳定的荧光信号（图1），为高灵敏检测奠定了基础。
图 1 PVA 水凝胶的结构与性能表征图
机制研究表明，水凝胶传感器对EDA的荧光响应源于探针PTA与EDA分子间的特异性缩合反应。反应后，PTA分子中缺电子的醛基结构被破坏，分子内电荷转移（ICT）特性减弱，导致荧光发射峰从543 nm蓝移至481 nm，荧光颜色由黄色变为天蓝色。团队进一步开发了基于智能手机的便携式检测平台，并探索了水凝胶传感器的可穿戴应用。研究发现，传感器在不同浓度EDA蒸气下呈现出从黄到蓝的梯度颜色变化，其B/R比值与EDA浓度呈现良好的线性关系，实现了对EDA的现场定量检测（图2）。
图 2 水凝胶传感器对 EDA 蒸气的传感性能图
将水凝胶传感器固定在实验服和防护口罩上后，在1×10⁻⁴ vol的EDA环境中，口罩上的传感器仅需4分钟即发生明显变色。这种快速响应归功于人体呼吸加速了EDA蒸气的流动与反应（图3）。
图 3 水凝胶传感器实际应用图
结论展望
本研究成功开发了一种基于比率型荧光水凝胶的EDA蒸气传感平台。通过将荧光探针PTA负载于PVA水凝胶中，有效解决了探针聚集导致的荧光猝灭问题，实现了对EDA蒸气从黄到蓝的显著比率荧光响应。结合智能手机便携检测平台，建立了颜色信号与EDA浓度的定量关系。更重要的是，该水凝胶可便捷集成于实验服、口罩等防护装备上，实现了对有毒蒸气的快速、可视化可穿戴预警。
未来，团队将致力于开发提升不同设备间的检测一致性，并探索该策略对其他工业污染物的普适性，为构建更智能的个体安全防护系统提供新思路。
研究团队
李伟,男, 1974 年 5 月生,教授,硕士生导师,湖北省化学化工学会常务理事。主要从事分子光谱探针和功能材料的设计,实现其对有机污染物、重金属离子的检测、吸附去除。以通讯作者发表 SCI 论文 60 余篇;申请和授权发明专利 10 项,转让 1 项。获湖北省自然科学二等奖 1 项,中国分析测试协会分析测试科学奖一等奖 1 项,湖北省高等学校教学成果特等奖 1 项、一等奖 1 项、二等奖 1 项和三等奖 2 项。承担国家自然科学基金、湖北省自然科学基金杰出青年基金、湖北省教育厅重点项目 10 余项。
