【复材资讯】南开大学师唯&TAMU周宏才等JACS：基于金属-有机框架的模块化构建策略应用于开发针…

金属-有机框架（MOFs）作为高效灵敏的发光传感材料，展现了重要的应用潜力。众多具有独特性能的MOFs已被设计用于识别特定的目标分析物。以往的研究着重探讨了光谱特性、能级结构、分子间相互作用以及传感器稳定性等关键因素对发光传感性能的影响。这种传统的“点对点”策略要求传感材料与目标分析物之间具有高度的匹配性。

在本研究中，南开大学师唯与德克萨斯A&M大学（TAMU）周宏才等研究者采用混合配体策略成功构建了一个MOF模块化发光传感平台，实现了MOF的可控衍生化。该体系以铕(III)离子与2,5-呋喃二羧酸构建的荧光MOF(Eu-FDA)为核心骨架，采用9种具有不同空间构型和电子特性的六元环间苯二甲酸衍生物作为可替换功能模块。通过单晶X-射线衍射表征了配体位点的精确替换，实现了框架结构的定向修饰。实验表明，该体系通过精准的配体置换反应可特异性识别8种具有不同空间构型与化学性质的目标分子，系统验证了材料的结构稳定性与功能可拓展性。这种模块化设计赋予传感平台显著的目标识别能力，能够通过不同模块与特定分析物的结构适配性，触发竞争吸收、光电子转移、Förster共振能量转移及结构转变等多重响应机制，从而实现对具有特定光谱特性、能级匹配和功能基团的分析物的精准检测。

基于MOFs模块化构建与有机配体位点可编辑性的协同效应，该研究首次建立了荧光传感材料的模块化设计示例，实现了针对目标分析物结构与特性的精准合成。预计这种模块化设计策略将克服荧光识别中底物范围狭窄和特异性低的限制，为开发面向生物标志物检测和痕量污染物监控等目标物种的新型传感材料提供创新性设计方法。

图1. 本研究中的材料设计原则及发光传感机制。

图2. 从不同间苯二甲酸衍生物构建的Eu-FDA系列MOFs的结构。

图3. 混合配体Eu-MOFs中配体的比例和这些混合配体Eu-MOFs相对于原始Eu-FDA对目标分析物的KSV值变化。

图4. Eu-FDA衍生MOFs的传感机制示意图。传感机制包括：竞争吸收：Eu-FDA-OH与1,2-二氨基苯之间的竞争吸收。光电子转移：Eu-FDA-Br向百菌清的光电子转移。Förster能量转移：Eu-FDA-CH3向刃天青的Förster共振能量转移。结构分解：Eu-FDA-NH2被全氟辛二酸分解。结构转变：Eu-FDA-CH2OH通过氢键与全氟辛酸作用引起的结构转变，Eu-FDA-NO2通过氢键与烟酰胺作用引起的结构转变，Eu-FDA-I通过卤键与三甲基硼酸作用引起的结构转变，Eu-FDA-CN通过氧化还原反应与过氧化氢作用引起的结构转变。

来源：X-MOL资讯

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原标题：《【复材资讯】南开大学师唯&TAMU周宏才等JACS：基于金属-有机框架的模块化构建策略应用于开发针对多种分析物的荧光传感材料》

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