基于刚性吡嗪羧酸配体的Zn(Ⅱ)/Mn(Ⅱ)金属有机框架材料的高灵敏荧光检测与磁性能研究

研究人员针对水体中Fe3+ 和Cr2 O7 2? 污染物的高效检测需求，通过溶剂热法合成新型Zn(Ⅱ)/Mn(Ⅱ) MOFs材料。研究发现{Zn(H2 L)(H2 O)2 }n （1）对上述离子具有选择性荧光响应（检测限达10?3 M级），同时揭示{Mn(H2 L)(H2 O)2 }n （2）的反铁磁耦合效应，为多功能荧光传感器设计提供新思路。

　　

随着工业发展，水体中重金属污染已成为全球性环境问题。其中，Fe(III)和Cr(VI)因其持久残留性和生物毒性备受关注，甚至可能诱发抗生素耐药性传播。传统检测技术如吸附法和离子交换存在操作复杂、灵敏度不足等缺陷。在这一背景下，金属有机框架(MOFs)材料因其可调控的孔道结构和优异的光学特性，被视为环境监测领域的潜力新星。

陕西某高校研究团队在《Journal of Molecular Structure》发表论文，选用含吡嗪基团的2,6-二(3′,5′-二羧基苯基)吡嗪(H₄
L)作为刚性配体，通过溶剂热法成功构建了两种新型MOFs：{[Zn(H₂
L)(H₂
O)₂
]·H₂
O}_n
（1）和{[Mn(H₂
L)(H₂
O)₂
]·H₂
O}_n
（2）。研究采用单晶X射线衍射确定结构，通过固态荧光光谱、变温磁化率测试等手段系统表征材料性能。

Methods and materials
关键技术包括：溶剂热合成、单晶X射线衍射（确定空间群为Pbcn）、热重分析（TGA）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、超导量子干涉磁强计（SQUID）测试磁性能、粉末X射线衍射（PXRD）验证相纯度。

The structure description of {[Zn(H₂
L)(H₂
O)₂
]·H₂
O}n (1)
单晶解析显示，配合物1中Zn(II)采取五角双锥配位构型，通过配体间氢键作用形成二维层状结构，并进一步堆叠为三维超分子网络。这种独特结构为其荧光性能奠定基础。

Conclusions
研究取得三项突破性发现：（1）配合物1在422 nm处展现强荧光发射，对Fe³⁺
和Cr₂
O₇
^2?
的检测限分别达2.26×10^?3
M和2.17×10^?3
M，且循环实验证实其良好复用性；（2）通过荧光猝灭机制分析，揭示检测过程涉及电子转移和内滤效应；（3）配合物2中Mn(II)离子间存在反铁磁耦合作用，为磁性MOFs设计提供新参考。

该研究创新性地将荧光检测与磁学性质研究相结合，不仅开发出可同时识别两种有害离子的双功能传感器，还拓展了吡嗪羧酸配体在多功能MOFs构建中的应用边界。研究成果对发展高效环境监测技术和多功能分子材料具有重要指导价值。