综述:基于发光金属有机框架的铅镉检测传感平台研究进展

【字体: 时间:2025年06月17日 来源:Microchemical Journal 4.9

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  (推荐语)本综述系统阐述了发光金属有机框架(LMOFs)在铅(Pb)、镉(Cd)检测领域的最新进展,重点解析其通过配体-金属能量转移(LMREnT)、聚集诱导发光(AIE)等机制实现高灵敏度、选择性检测的特性,为环境监测提供创新解决方案。

  

Abstract

非必需重金属污染是威胁人类健康与生物多样性的全球性挑战。铅(Pb)和镉(Cd)通过模拟必需元素干扰生物功能,破坏细胞响应。金属有机框架(MOFs)凭借可调结构、高孔隙率和优异发光性能,成为实时检测的理想平台。本综述聚焦过渡金属和镧系MOFs的合成策略与传感机制,揭示其在Pb/Cd检测中的独特优势。

Introduction

重金属(HMs)如Pb、Cd、Hg等密度≥5 g cm?3
,通过采矿、工业活动进入环境,具有不可降解性和生物累积性。Cd2+
置换锌酶中的Zn2+
,引发线粒体ROS生成;Pb2+
竞争性结合钙通道,导致神经损伤。传统检测方法如原子吸收光谱(AAS)成本高,而LMOFs通过荧光猝灭/增强效应实现便携式检测。

Luminescent MOFs based sensing of lead and cadmium

Lanthanide based MOFs (Ln-MOFs)

镧系MOFs通过f-f跃迁产生特征发射,如铕(Eu)和铽(Tb)框架。天线效应使有机配体吸收能量并转移至Ln3+
,显著提升检测灵敏度。例如,Tb-MOF对Cd2+
的检测限低至0.1 nM,源于Cd2+
与羧基氧的强配位导致荧光猝灭。

Transition metal based MOFs

d10
金属(如Zn2+
)MOFs通过配体内电荷转移(ILCT)发光。Zn-MOF与Pb2+
作用后,Pb2+
破坏Zn-O簇的刚性结构,引发荧光红移。

Main group metal-based MOFs

镁基MOF(Mg@MOF)通过469 nm发射峰响应Cd2+
,其机理为Cd2+
占据孔道并干扰π-π堆积。

Conclusions and perspectives

LMOFs通过结构可设计性、高比表面积和多重发光机制,成为Pb/Cd检测的革命性工具。未来需优化水稳定性和抗干扰能力,推动其实际应用。

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