| 薛嘉成,史纪元,鲁世键,杨秋林,霍丹.纤维素基荧光纸传感器的构建及其对Fe3+的现场快速检测[J].中国造纸学报,2026,41(3):179-187 |
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| 纤维素基荧光纸传感器的构建及其对Fe3+的现场快速检测 |
| Cellulose-based Fluorescent Paper Sensor for Rapid on-site Detection of Fe³⁺ |
| 投稿时间：2026-01-23 修订日期：2026-04-08 |
| DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2026.03.179 |
| 中文关键词: 荧光探针 纤维素 铁离子识别 饮用水 |
| Key Words:fluorescent probe cellulose iron ion recognition drinking water |
| 基金项目:中国博士后基金面上项目2023M731166山东省博士后创新项目SDCX—ZG-202303084国家自然科学基金21908167中国博士后基金面上项目（2023M731166）；山东省博士后创新项目（SDCX—ZG-202303084）；国家自然科学基金（21908167）。 |
| 作者 | 单位 | 邮编 | | 薛嘉成* | 天津科技大学轻工科学与工程学院,生物基纤维材料全国重点实验室,天津,300457 | 300457 | | 史纪元 | 天津科技大学轻工科学与工程学院,生物基纤维材料全国重点实验室,天津,300457 | 300457 | | 鲁世键 | 天津科技大学轻工科学与工程学院,生物基纤维材料全国重点实验室,天津,300457 | 300457 | | 杨秋林 | 天津科技大学轻工科学与工程学院,生物基纤维材料全国重点实验室,天津,300457 | 300457 | | 霍丹* | 天津科技大学轻工科学与工程学院,生物基纤维材料全国重点实验室,天津,300457 | 300457 |
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| 中文摘要: |
| 本研究以胍基乙酸（GAA）与柠檬酸（CA）为原料，通过脱羧-脱水-缩聚反应形成扩展π-共轭结构的荧光共轭物（GCF）；GCF利用其表面羧基将纸浆纤维的羟基酯化，以得到的GCF改性纸浆抄造制备荧光纸（GCF-纸），以获得固定化Fe3+荧光探针平台。结果表明，GCF的最优制备条件为GAA与CA物质的量比1∶3、反应温度140 ℃、反应时间60 min，其可在激发波长365 nm下发出青绿色荧光，0.1 mg/L的Fe3+即可使GCF荧光猝灭，而对Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Al3+等几乎无响应，其高灵敏度满足GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》中Fe3+含量检测的限值（0.3 mg/L）要求。GCF-纸的最佳制备条件为酯化温度80 ℃、酯化时间60 min，与未改性纸相比，其力学性能差异较小（<5%）。此外，红外光谱表征结果表明，Fe3+导致GCF-纸荧光猝灭归因于“络合-电子转移”机理。 |
| Abstract: |
| In this study， guanidinoacetic acid （GAA） and citric acid （CA） were used as materials to synthesize fluorescent conjugates （GCF） with an extended π-conjugated structure through decarboxylation-dehydration-condensation reaction. The hydroxyl groups of pulp fibers were esterified by carboxyl groups of GCF， and then the obtained GCF modified pulp processed into fluorescent paper （GCF-paper） to prepare an immobilized Fe3+ fluorescent probe platform. The results showed that the optimal preparation conditions for GCF were a molar ratio of GAA to CA of 1∶3， a reaction temperature of 140 ℃， and a reaction time of 60 min. Under these conditions， the prepared GCF emitted cyan-green fluorescence at an excitation wavelength of 365 nm. As little as 0.1 mg/L of Fe3+ could quench GCF fluorecence via the “coordination-electron transfer” mechanism， whereas Na+， K+， Ca2+， Mg2+， Zn2+， Cu2+， and Al3+ exhibited negligible response. Its high sensitivity met the detection requirements for the Fe3+ concentration limit （0.3 mg/L） specified in the Standards for Drinking Water Quality （GB 5749—2022）. The optimal preparation conditions for GCF-paper were an esterification temperature of 80 ℃ and an esterification time of 60 min. Compared with the unmodified paper， the difference in mechanical properties of GCF-paper was relatively small （<5%）. In addition， FT-IR analysis was performed to investigate the mechanism of Fe3+ causing fluorescence quenching in GCF-paper. |
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