環境污染物的實時快速監測是環境科學領域重要的研究方向之一。環境水體中陰離子如硝酸根離子含量是重要的水質指標，然而目前其檢測方法多需要依賴于大型實驗室儀器或需經過多項檢測步驟，難以實現實時快速監測。聚合物膜離子選擇性電極因其較高的靈敏度、較低的成本、易于微型化等優點被廣泛用于環境樣品的分析測試。近年來，雖然針對金屬陽離子的離子選擇性電極研究取得了較大進展，但由于缺乏有效的載體，陰離子的電位檢測一直是個難題。

近日，青島科技大學環境學院青年教師李龍博士團隊及錢翌教授團隊在前期研究工作的基礎上(Polymeric membrane electrodes using calix[4]pyrrole bis/tetra-phosphonate cavitands as ionophores for potentiometric acetylcholine sensing with high selectivity. Analytical Chemistry(一區TOP期刊，IF=6.79), 2020, 92(21): 14740-14746;\Polymeric membrane fluoride-selective electrodes using lewis acidic organo-antimony(V) compounds as ionophores. ACS Sensors(一區TOP期刊，IF=7.33), 2020, 5, 11, 3465–3473)，開發了新型硝酸根載體并構建了高選擇性傳感器，相關成果以”Deploying hydrogen bond donor/acceptor on arylethynyl scaffold II: urea based tripodal ionophores for polymeric membrane nitrate selective electrode”為題發表在國際經典期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》(一區TOP期刊，IF=7.1)上，該論文以青島科技大學為第一署名單位和唯一通訊單位，青年教師李龍博士為通訊作者及第一作者。

課題組將氫鍵及Anion-π作用同時引入到載體結構中，氫鍵給體為吡咯及脲基、Anion-π受體為含有強吸電子基團的芳香環，設計并合成 “三足型”硝酸根離子載體，并構建了高選擇性硝酸根傳感器。該硝酸根離子選擇電極具有良好的選擇性，絕大多數環境樣品中的陰離子不干擾硝酸根的檢測。該傳感器已被成功用于多種環境樣品如河水、礦泉水及自來水中硝酸根的檢測，有望發展稱為硝酸根離子的實時在線監測設備。

該工作得到了山東省重點研發計劃、山東省自然科學基金、青島市基礎創新專項及國家重點實驗室、中科院重點實驗室、青島科技大學化學學部等項目的支持。