由于光化学传感器与电化学、热化学等传感器相比，具有易于传递控制、灵敏度高、选择性好、安全性好、可连续实时监控、耗用功率低等优点，所以近年来越来越受到人们的青睐。荧光化学传感器是依靠荧光信号为检测手段，通常有荧光的增强、猝灭或者发射波长的移动，已成为光化学传感器技术研究者备感兴趣的研究领域[157-159]。
其中，利用超分子化学进行阴离子识别与传感，由于其独特的生物学、环境监测领域的重要性得到越来越多人的关注，基于这一点，阴离子荧光传感尤其重要，主要以其高灵敏与易于响应著称[160-161]。鉴于荧光化学的特点，人们主要在类传感器的颜色、荧光强度等方面进行不断改性。
蒋云波等人[162]研究了萘酚衍生物与F-、 AcO-以及H2PO4-等阴离子之间的相互作用。在萘酚衍生物的乙腈溶液中加入以上阴离子，其溶液的荧光强度迅速增强，而传感质-阴离子靠氢键键合形成聚合物的响应机制正是由于激发态分子间质子转移的原因造成的。这就区别于广泛存在的光诱导电子转移（PET）、金属-配合物电荷转移（MLCT）、分子间电荷转移（ICT）等传统离子选择荧光生色团[163-166]，也为新型离子传感器的应用提供了有力支撑。
图1.18 蒋云波课题组报道的阴离子荧光探针
分子间质子转移的应用在许多机械应力刺激响应的智能材料领域也得到广泛关注[167]，主要是因为其在外力作用下会改变分子的构型、聚集状态等，引起材料的荧光变色，从而在荧光传感、荧光开关、光学存储等领域有着重要的实际应用价值[168]。鉴于此，李敏杰等人[169]便设计了一类压力变色的荧光材料，他们发现在压力作用下，目标化合物的共平面性增强了，增加了分子中电荷转移的速率，从而使分子的pKa值降低。又由于-NO2吸电基团的引入，也降低了目标化合物的pKa值，综合多种因素，使得目标化合物的酸性显著增强，使得其向相邻分子的N原子上发生质子转移，从而引起荧光变色。从单晶结构来看，分子内N-H的距离也远大于分子间的，这也验证了化合物是发生分子间的质子转移的。
图1.19 李敏杰课题组报道的压力变色的荧光材料
田禾课题组[170]设计合成了一类F离子敏感的荧光传感器，这类传感器也是基于质子转移原理设计的。他们选用了1，4-苯甲酰亚胺-N-正丁基-1，8-萘二甲酰亚胺的化合物作为研究对象，苯甲酰基团吸电子基团的引入主要是用来增加激发态下分子的酸度，而选用N-丁基-1，8-萘甲酰亚胺片段主要是考虑其在可见光范围内的吸收，这样在乙腈溶液中加入一定浓度的F-后，就可以形成一个肉眼可识的荧光探针。而且无论在基态的吸收光谱还是激发态的荧光发射光谱，加入F离子后均可以看到响应信号，这也是较少见的PT和ESPT现象均可发生的案例。另外，他们还尝试了Cl-、Br-、I-等卤素离子，发现无论在吸收还是发射光谱几乎都没有引起光学响应，分析认为这是由于F离子为最小的阴离子这一特性决定的[171]。(www.xing528.com)
图1.20 田禾课题组报道的化合物在乙腈溶液中（1×10-5M）的荧光响应（左），1和10倍TBAF（右），以及二者在365 nm紫外灯照射下的荧光响应
关于F- [172-174]和Zn2+ [175-176]响应的荧光传感器有很多，然而同时对这两种离子响应的传感器却很少。白如科课题组[177]近来研究了这样一种阴阳离子均可相应的荧光化合物1，对F-和Zn2+有着高度的选择与灵敏性，其原理是利用键合F离子使母体分子甲硅基脱去，再通过Zn离子的螯合作用增强荧光，这也可以看作另类的ESPT现象引起的。他们又尝试了多种离子，发现在乙腈溶剂中，分子1只对Zn2+产生强烈响应，其检测极限达到毫微摩尔级别。
图1.21 白如科课题组报道的在乙腈溶剂中锌、氟离子敏感的阴阳离子传感器
另外，鉴于ESPT的特殊性，其在高分子荧光探针领域也有着较好的应用前景，其中Mishra等人[178]就运用这一现象提出了关于1-萘酚分子作为荧光探针在聚乙烯薄膜水合作用上的重要应用。他们发现，聚乙烯膜（PVA）与1-萘酚分子在水中会膨胀，看到中性分子（1-ROH*）荧光强度有很大的减弱，同时伴随阴离子（1-RO*）浓度的增大有荧光增强现象，这种荧光变化的现象正是基于1-萘酚分子在发生ESPT的过程中对PVA薄膜的水合作用的初始阶段感应强烈的原因造成的，Hatakeyama的关于PVA水中膨胀模型[179]以及DSC实验均是基于这一原理进行的。
图1.22 A.K.Mishra.课题组报道的萘醛分子在聚乙烯薄膜中的应用原理图
（a.单独1-萘酚-水以及PVA体系荧光光谱，b.PVA-1-萘酚-水体系瞬时变化荧光光谱图）
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