引言

随着人口增长、生活品质提升以及现代医疗体系的进步，抗生素与农药的使用量不断攀升，大量残留物进入环境，对人类健康、畜牧业、农业及水产养殖业造成严重危害。硝基呋喃类抗生素（NFAs）在医疗和兽医感染治疗中被广泛使用，但其在生物体内的低代谢率导致大量残留物排入水土环境，同时制药工业废水和污水处理厂排放的废水中也含有大量抗生素，促使水生环境中抗药性细菌数量激增，不仅威胁人类健康，还对生态系统造成破坏。有机氯农药（OCPs）在农业中用于大规模生产粮食、水果和蔬菜，但其不合理使用导致约99%的废弃物在环境中生物富集，严重损害生态安全，最终通过食物链危及人类生活质量和健康。因此，开发简单、快速、高效、低成本的现场分析方法，快速检测这些有机污染物，已成为全球关注的热点问题。

正文

IITKGP-71的开发与特性

印度理工学院的研究团队，通过混合配体合成策略，精心设计并开发了一种2D化学稳定的金属-有机框架（MOF）：IITKGP-71。该框架以Cd²⁺为金属中心，2,6-萘二甲酸（2,6-H₂NDC）为荧光配体，甲基双(3,5-二甲基吡唑)（MBPz）为连接体，展现出卓越的化学稳定性，在水中可稳定存在3个月，在开放大气中稳定超过2个月，且在pH 3-12的广泛水溶液中稳定1天。其结构为三斜晶系，空间群为P̄1，每个Cd(II)中心与四个氧原子和两个氮原子配位，形成扭曲的八面体{Cd(COO)₂N₂}次级结构单元（SBUs），通过配体连接形成扩展的多孔2D层状结构，层与层之间通过氢键、π-π堆积和非共价相互作用紧密堆叠，赋予了框架优异的化学稳定性。

传感性能与机制

IITKGP-71在水溶液中展现出优异的荧光传感性能，能够选择性地猝灭硝基呋喃抗生素（NFZ和NFT）和有机氯农药DCN的荧光，而对其他干扰抗生素和农药无明显影响。其对NFZ和NFT的检测表现出极高的灵敏度和选择性，检测限分别低至0.11和0.17 μM，且响应速度快，在几秒内即可完成检测。通过光谱分析和密度泛函理论计算，揭示了其传感机制：共振能量转移（RET）和光诱导电子转移（PET）共同作用，使得IITKGP-71对NFAs和DCN具有独特的猝灭效果。此外，IITKGP-71还展现出良好的抗干扰能力和可重复使用性，即使在连续六次循环检测后，其猝灭效率和结构完整性依然保持良好。

实际应用前景

IITKGP-71的易规模化、高化学稳定性、快速响应、多响应性和出色的结构稳定性，使其在保护水生生态系统和公共健康免受抗生素和农药危害方面具有重要的应用潜力。与传统的检测方法相比，如高效液相色谱-质谱联用、电化学方法等，IITKGP-71具有更高的效率、可再生性和成本效益，且操作简便，环境友好，有望在实际环境中实现对有机污染物的快速、准确检测。

结论

综上所述，IITKGP-71作为一种新型的2D MOF双传感器，在水中对硝基呋喃抗生素和有机氯农药的检测中表现出优异的性能，为开发高性能的化学传感器提供了新的思路和方法。其化学稳定性和传感性能的优异表现，使其在环境保护和公共安全领域具有广阔的应用前景，为应对抗生素和农药污染问题提供了有力的技术支持。

图1.合理设计和开发的IITKGP-71的示意图

图 2. a) IITKGP-71 中 Cd(II) 的配位环境；b) 一个 2D 层装有两个不同颜色的球，显示两个不同大小的孔空间，通道尺寸分别为 5.8 × 3.2 Å2（小青色球）和 16 × 16 Å2（大绿球）；c) IITKGP-71 的 2D 填充图（颜色代码：Cd，黄色；O，红色；C，灰色；N，蓝色；H，白色）。

图3. 2,6-H₂NDC与a) NFZ和NFT抗生素以及b) DCN有机氯农药的HOMO-LUMO能级比较，显示促进PET过程

DOI: 10.1002/smll.202409095