Поливинилхлорид с биспиреновыми фрагментами: механосинтез и обнаружение нитро-взрывчатых соединений

Быстрое и селективное обнаружение нитросоединений важно для обеспечения безопасности и экологического мониторинга. Традиционные методы анализа нередко требуют сложных процедур и дорогостоящего оборудования, тогда как флуоресцентные хемосенсоры позволяют определять такие вещества значительно проще – по снижению интенсивности свечения в присутствии аналита. Особый интерес представляют производные пирена, отличающиеся высокой чувствительностью к электронодефицитным нитросоединениям.

Этому направлению посвящена работа, опубликованная в журнале «Sensors» коллективом ученых из Уральского федерального университета и нашего Института. В исследовании приняли участие аспиранты В.А. Платонов и Т.И. Шендрикова, к.т.н. А.В. Баклыков, д.х.н. Д.С. Копчук, проф. РАН, д.х.н. Г.В. Зырянов и академик РАН В.Н. Чарушин.

Авторы впервые получили полимерный хемосенсор на основе коммерчески доступного поливинилхлорида (ПВХ), к которому были ковалентно присоединены биспиреновые фрагменты. Модификацию ПВХ проводили механохимическим способом в шаровой мельнице в присутствии карбоната калия и минимального количества растворителя. Степень модификации полимера пиреновыми группами достигала 8%.

Полимерный материал демонстрировал как свечение, характерное для низкомолекулярных производных пирена, так и длинноволновую эксимерную эмиссию, возникающую при сближении пиреновых фрагментов. Его сенсорные свойства были исследованы в присутствии 2,4-динитротолуола (ДНТ), 2,4,6-тринитротолуола (ТНТ), 2,3-диметил-2,3-динитробутана, пентаэритриттетранитрата и пикриновой кислоты. Наиболее выраженное тушение флуоресценции наблюдалось для ароматических нитросоединений (ДНТ и ТНТ), и для ДНТ константа тушения (Штерна–Фольмера) составила 1,15⋅10⁴ М⁻¹. Такой результат сопоставим с литературными данными для других полимерных сенсорных материалов.

Тот факт, что полимер оказался значительно чувствительнее исходного биспиренового соединения, авторы связывают с локальным накоплением пиреновых фрагментов на полимерной цепи и образованием своеобразных «эксимерных карманов», облегчающих взаимодействие с нитроаналитами. Наиболее заметный сенсорный отклик был получен в ДМФА, тогда как увеличение доли воды приводило к агрегации полимера и снижению чувствительности.

Предложенный подход может стать основой для дальнейшей разработки недорогих сенсорных систем и новых способов функциональной переработки ПВХ.

Ссылка на статью: https://doi.org/10.3390/s26175342
Сообщайте о ваших научных новостях в сообщения канала!
#новыестатьи #лабКС #лабТЛ
🌐Наш сайт 👻Подписаться 📲Подписаться 📲Подписаться