本项目属于环境化学领域，融合了化学、材料、环境等多个科学技术领域。该项目立足光子晶体材料独特的结构、高度有序性和光学调控特性，攻克环境污染物检测中存在的灵敏度低、选择性差、传感器不可再生，需要昂贵仪器设备等难题，构建了基于慢光子效应增强荧光策略的荧光探针-光子晶体薄膜荧光传感器、基于溶解度参数调控策略的聚合物-光子晶体薄膜比色传感器，实现了高灵敏度、高选择性、可再生性高效简便检测环境污染物，如易挥发有机化合物、金属离子等。项目构筑了高效光子晶体荧光和比色传感器、创新了荧光及比色传感效果的促进与强化的科学机制，解决了环境污染物检测中传感器的实际应用问题，形成了具有自主创新优势的理论、技术及材料，取得了一系列创新性研究成果，显著推动了环境污染物检测传感器的开发与应用进程。主要发现点包括：

（1）提出了基于慢光子效应增强荧光策略，构建荧光探针-光子晶体薄膜荧光传感器，提高检测选择性、灵敏度和响应速度。针对目前挥发性有机化合物、金属离子检测选择性差、灵敏度不高、耗时、传感器不可再生等缺点，设计合成与目标分析物具有高度专一作用的有机小分子作为荧光探针，采用物理填充方法，构筑荧光探针-光子晶体薄膜荧光传感器。利用有机小分子与目标分析物的高度专一作用生成荧光产物的性质，提高了检测选择性；构筑光子禁带带边与荧光发射波长相重叠的光子晶体，利用光子晶体独特的慢光子效应增强荧光特性，大大提高了荧光检测的灵敏度；利用反蛋白石光子晶体三维大孔网络贯穿结构有利于目标分析物的快速扩散及其结构的高比表面积特性增加探针分子与目标分析物作用的活性位点，提高了响应速度。利用探针分子与目标分析物的可逆相互作用，实现了传感器的可再生性。基于此理论，实现了空气、海产品、生物活细胞等介质中甲醛、乙醛以及金属离子Bi³⁺等的高效检测。这一发现为设计制备其他高选择性、高灵敏、快速响应的环境污染物薄膜荧光传感器提供了重要的理论支撑。

(2）提出了基于聚合物溶解度参数调控策略，构建聚合物-光子晶体薄膜比色传感器，提升检测速度、可重复使用性和简便性。针对目前挥发性有机化合物检测耗时、传感器不可再生且需要大型仪器设备等缺点，设计合成与目标分析物溶解度参数相近的聚合物分子，采用物理填充的方法，构筑聚合物-光子晶体薄膜比色传感器。利用所合成聚合物探针对目标分析物强的亲和作用，使传感器极易吸附目标分析物，提高了检测选择性；反蛋白石光子晶体的特殊大孔结构有利于挥发性有机化合物气体的快速扩散，提高了响应速度；反蛋白石结构的高比表面积特性有利于有机化合物气体在孔壁的吸附，且折射率较高的有机化合物气体代替空气进入传感器，提高了传感器的平均折射率，使其颜色发生红移，实现了可视化检测；利用有机化合物气体的可逆吸附-脱附实现了传感器的可再生性。基于此，实现了对二甲苯、挥发性醇、乙醚、石油醚、四氢呋喃、丙酮等易挥发有机溶剂的高效简便检测。这一发现为开发制备高选择性、快速响应且可再生的环境污染物比色传感器提供了一种新方法。

项目研究成果在ACS Appl. Mater. Interfaces、Sens. Actuators B、J. Mater. Chem. C等国际期刊上发表论文30 余篇。5篇代表作他引150次，被Chemical Reviews、Chemical Society Reviews、Angewandte Chemie-International Edition 、Advanced Materials、Advanced Functional Materials等期刊发表的论文引用，得到国内外学者的高度认可。所提出的创新研究成果被上海交通大学张荻院士（ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8, 27091; Advanced Functional Materials, 2018, 28, 1800591.），教育部长江学者特聘教授哈尔滨工业大学李垚教授（Sensors & Actuators: B. Chemical, 2022, 355, 131326; Advanced Materials, 2021, 33, 2000697; Applied Surface Science, 2017, 423, 421; Materials Horizons, 2017, 4, 862.），国家杰出青年科学基金获得者、科技部中青年科技创新领军人才、南京大学赵远锦教授（Nano Today, 2022, 47, 101655.），国家杰出青年科学基金获得者华中科技大学朱锦涛教授（CCS Chemistry, 2023, 5, 624.），国家重点研发项目首席科学家、南京工业大学陈苏教授（Angewandte Chemie-International Edition, 2019, 58, 13556; Chemical Engineering Journal, 2021, 411, 128623; Sensors & Actuators: B. Chemical, 2021, 347, 130639; Nanoscale, 2021, 13, 16189.），北京理工大学孟子晖教授（ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14, 10701; Analytica Chimica Acta, 2020, 1123, 91e112; Microchemical Journal, 2020, 157, 105074.），教育部新世纪优秀人才支持计划入选者大连理工大学唐炳涛教授（ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11, 39125−39131; ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10, 41645; J. Mater. Chem. C, 2017, 5, 8266; ACS Applied Polymer Materials, 2020, 2, 2.），爱尔兰科克大学著名物理学家C. O’Dwyer 教授（Advanced Materials Technology, 2023, 8, 2201410.），美国加州大学洛杉矶分校贺曦敏教授（Advanced Materials, 2018, 30, 1800468; Current Opinion in Solid State & Materials Science, 2019, 23, 13.），美国哈佛大学Joanna Aizenberg院士（Advanced Healthcare Materials, 2021, 10, 2001326.）等多个国家和地区的学者进行了广泛应用和高度评价，产生了重要的学术影响。

项目执行期间，获陕西省研究生创新成果展一等奖等8 项；1人入选国家海外高层次人才；1人获国家优秀青年科学基金；1 人入选陕西省“特支计划”区域科技发展人才；培养硕士毕业研究生21人，其中9人获国家奖学金，7人考取博士，协助培养博士毕业生1名。