溶解-重结晶:一种利用可调色发光金属-有机框架进行Th4+荧光检测的新机制

研究背景：

钍是地壳中含量第二大的锕系元素,其放射性性质造成了严重的环境和健康隐患,尤其是在稀土元素开采过程中。现有的仪器分析方法虽然精确度高,但需要繁琐的样品预处理和昂贵的仪器设备,不适合现场快速检测。因此,发展简便易用的钍离子检测传感器具有重要意义。

研究内容：

(a)以Eu-BDC-OH为荧光试剂的定制RGB读取装置示意图；(b)发光颜色转换为RGB轮廓的示意图；(c) B/(R+G)与Th⁴⁺浓度的相关性符合logistic模型。

本文报道了一类基于稀土离子掺杂的金属-有机框架材料(Ln-MOFs)作为荧光变色传感器检测Th⁴⁺。通过Eu³⁺/Tb³⁺掺杂调控,Eu_xTb_1-x-BDC-OH的发光颜色可在红、橙、黄、绿等范围内连续调节。更为有趣的是,Th⁴⁺较Ln³⁺具有更强的路易斯酸性,可驱动Eu_xTb_1-x-BDC-OH发生溶解-再结晶转变形成UiO型Th-MOF。这一过程导致特征的Ln³⁺发射逐渐减弱,而配体发射带逐渐出现,从而实现对Th⁴⁺浓度的荧光变色响应。此外,研究团队还开发了一种便携式光电设备,能直接将发光颜色转换为RGB数值,实现对Th⁴⁺浓度的快速定量分析。

研究意义与总结：

本工作创新性地利用Ln-MOFs发生的溶解-再结晶过程,发展了简单、灵敏的荧光变色传感器检测Th⁴⁺离子。该方法有望应用于现场快速检测与监测放射性污染,在环境保护和辐射安全管理中具有重要意义。同时,开发的便携式光电设备也为MOF材料在实际应用中的量化分析提供了新思路。

参考文献

Yunyi Cui, Huangjie Lu, Huiliang Hou, Yaoyao Bai, Junpu Yang, Yarui Li, Jie Qiu, Shuao Wang, Jian Lin, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202410453.

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202410453