通过后合成修饰工程化UiO-66-NH2 金属有机框架：一种用于水中Fe3+ 检测的高选择性荧光探针

针对水中Fe3+ 检测技术成本高、操作复杂的问题，研究人员通过后合成修饰（PSM）开发了新型荧光探针UiO-66-NH2 -DHB。该MOF探针具有0.58 μM的低检测限、4.06×104 M?1 的高KSV值及优异的选择性，符合EPA/WHO标准，为环境监测提供了高效解决方案。

　　

论文解读
铁离子（Fe³⁺
）在生物体内参与氧运输、酶活性等关键过程，但过量或缺乏会导致贫血、代谢紊乱等疾病。传统检测方法如原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）虽精准，但设备昂贵、操作复杂，难以普及。金属有机框架（MOF）因其可调孔隙结构和荧光特性成为传感新宠，但多数高性能MOF依赖稀土元素，成本高昂且环境兼容性差。

针对这一挑战，印度理工学院古瓦哈提分校博士、现任职于国立技术学院那加兰校区的Amrit Puzari团队，通过后合成修饰（PSM）将UiO-66-NH₂
MOF与3,4-二羟基苯甲醛（DHB）进行希夫碱反应，开发出新型荧光探针UiO-66-NH₂
-DHB。该研究发表于《Inorganic Chemistry Communications》，证实该探针在0.005 mg/L极低浓度下仍能稳定检测水中Fe³⁺
，检测限优于EPA/WHO标准，且不受其他金属离子干扰。

关键技术方法

1. 溶剂热合成：以ZrCl₄
   和2-氨基对苯二甲酸（BDC-NH₂
   ）为原料制备UiO-66-NH₂
   MOF前体。
2. 后合成修饰：通过希夫碱反应引入DHB，形成具有荧光特性的UiO-66-NH₂
   -DHB。
3. 光谱表征：采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（FESEM）验证结构完整性。
4. 荧光淬灭实验：评估探针对Fe³⁺
   的选择性及抗干扰能力。

研究结果

1. 材料表征：XRD证实PSM后框架结构未破坏，FT-IR显示希夫碱键（C=N）形成，FESEM显示规则八面体形貌。
2. 稳定性测试：探针在宽pH范围（2-10）和高温（≤300°C）下保持稳定，水中浸泡7天后荧光强度仅降低5%。
3. 检测性能：对Fe³⁺
   的检测限为0.58 μM，KSV值达4.06×10⁴
   M^?1
   ，优于多数稀土基MOF。竞争实验表明，10倍浓度干扰离子（如Cu²⁺
   、Hg²⁺
   ）下淬灭率仍>90%。

结论与意义
UiO-66-NH₂
-DHB通过低成本PSM策略实现了Fe³⁺
的高灵敏、高选择性检测，其水稳定性和抗干扰性使其适用于复杂环境样本。该研究为非稀土MOF传感器的设计提供了新思路，对推动环境监测技术平民化具有重要意义。作者Abel G. Achumi等强调，未来可进一步优化探针的再生性能，拓展其在生物医学领域的应用。