新型离子液体-席夫碱修饰NH2 -MIL-53(Al)杂化传感器在复杂基质中高选择性荧光检测Zn2+ 的研究

研究人员针对复杂基质中Zn2+ 检测的灵敏度和选择性难题，通过将离子液体-席夫碱Sal(Lut+ PF6 ? )嫁接至NH2 -MIL-53(Al)MOF材料，构建了Sal@MIL荧光传感器。该传感器实现了0.11 ppb的超低检测限，并成功应用于自来水、海水、人血清及药物等实际样本检测，为环境监测和生物医学分析提供了高效工具。

　　

锌作为人体必需的微量元素，参与超过300种酶的活性调节，从免疫应答到DNA修复都离不开它的身影。然而这个"生命齿轮"却是一把双刃剑——缺乏会导致生长迟缓和皮肤病变，过量又可能损伤肝肾。更棘手的是，现有检测方法如ICP-MS虽精准但成本高昂，而传统传感器在复杂样本中常遭遇干扰离子"围剿"。如何实现水中、血液里痕量锌的"精准捕捉"，成为环境分析和临床检测的共同难题。

在这项发表于《Journal of Molecular Structure》的研究中，研究人员巧妙融合了金属有机框架(MOF)和离子液体的双重优势。NH₂
-MIL-53(Al)的"呼吸效应"（指材料孔道可随外界刺激动态调整的特性）为分子识别提供了灵活空间，而1-(水杨基)-2,4-卢剔啶六氟磷酸盐(Sal(Lut⁺
PF₆
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))离子液体则赋予体系特异性的锌结合位点。通过席夫碱反应将两者嫁接，诞生了兼具MOF高孔隙率和离子液体选择性的Sal@MIL杂化传感器。

研究团队采用多尺度表征技术验证材料性能：X射线衍射(XRD)确认晶体结构，X射线光电子能谱(XPS)分析表面化学状态，Brunauer-Emmett-Teller(BET)测试显示材料具有156 m²
/g的比表面积。关键的光物理实验揭示，Zn²⁺
会抑制C=N异构化和激发态分子内质子转移(ESIPT)过程，导致荧光信号增强，这种"开关式"响应使检测限低至0.11 ppb，相当于在奥林匹克标准泳池中检测出一勺锌粉的浓度。

实际应用验证部分尤为亮眼。在加标回收实验中，海水样本的回收率达98.7%-102.3%，人血清检测结果与ICP-MS的偏差小于3.5%。传感器对Na⁺
、K⁺
等常见离子的抗干扰能力超过20倍，甚至在含Pb²⁺
、Cu²⁺
的复杂药物基质中仍保持优异性能。绿色度评估(AGREE)得分0.78，证实其符合绿色化学原则。

这项研究的意义不仅在于创造了性能卓越的Zn²⁺
传感器，更开创了MOF-离子液体杂化材料设计的新范式。Sal@MIL的成功印证了"功能模块化组装"策略的可行性——通过精确控制MOF的孔隙环境和离子液体的分子识别特性，可定制针对特定分析物的高性能传感器。该成果为环境污染监测、临床诊断乃至食品安全检测提供了普适性技术平台，其设计理念可延伸至其他重金属或生物标志物的检测系统开发。

正如通讯作者Shaimaa K. Mohamed在讨论部分强调的，这种将MOF的结构可调性与离子液体的多功能性相结合的思路，为下一代智能传感材料的开发指明了方向。未来通过引入机器学习辅助的分子设计，有望实现更复杂基质中多组分的同时检测，推动分析化学向"精准化"和"智能化"迈进。