用于水中超灵敏检测Cd2+的铋金属有机框架

《ACS Applied Nano Materials》：Bismuth Metal Organic Frameworks for the Ultra-Sensitive Detection of Cd2+ in Water

高效电化学检测镉离子新方法：通过溶热法合成Bi-PMA MOF材料，构建双线性检测体系，检测限低至0.008 μg L?1，同时实现高灵敏度（878.2 μA L cm?2 μg?1）与宽量程（0.1-120 μg L?1），具备良好选择性和稳定性，适用于实际水质监测。

　　

由于镉离子（Cd²⁺）具有高毒性和在水环境中的持久性，其可靠且超灵敏的检测仍然是一个重大挑战。本文报道了一种通过简便的溶剂热法合成铋-焦性没食子酸金属有机框架（Bi-PMA MOF）的方法，并将其作为高效电活性材料，利用方波阳极剥离伏安法（SW-ASV）实现对Cd²⁺的灵敏和精确的电化学检测。与传统基于铋的材料不同，Bi-PMA MOF结合了Bi³⁺的高配位能力与富含电子的焦性没食子酸连接基团，形成了一个结构稳定且导电性强的框架，其片状形态通过扫描电子显微镜（SEM）得以证实。这种独特的结构提供了大量的可访问位点以及快速的离子扩散路径，从而促进了电荷的有效转移，并在电极表面实现了Cd²⁺的预浓缩。合成的Bi-PMA通过滴涂法涂覆在自制的PCE（光电化学传感器）上，形成了一个一次性使用的传感平台。通过优化预浓缩电位、检测时间和电解质条件，获得了最佳的SW-ASV传感参数。所制备的Bi-PMA/PCE传感器在0.1–1 μg L^–1和1–120 μg L^–1两个浓度范围内均表现出线性响应，其超低检测限分别为0.008 μg L^–1，灵敏度分别为878.2 μA L cm^–2 μg^–1（0.1 μg L^–1至1 μg L^–1）和31.87 μA L cm^–2 μg^–1（1 μg L^–1至120 μg L^–1）。该传感器在潜在竞争离子共存的情况下表现出强烈的选择性，并具有良好的重现性、重复性和长期稳定性。通过对添加了镉离子的自来水样本进行检测，验证了其在实际环境监测中的适用性。