白光发射柔性稀土有机-无机杂化材料的彩色编码多靶标荧光检测技术

针对化学生产中痕量挥发性物质现场检测的难题，研究人员开发了一种基于单波长激发的稀土(Eu3+/Tb3+)有机-无机杂化薄膜材料，通过能量竞争、氢键和共振能量转移等多重猝灭机制实现酸性/胺类挥发物的"荧光指纹"识别，兼具便携性和高灵敏度，为多靶标传感提供了新策略。

　　

在化工生产和生物医药领域，挥发性酸性气体和胺类物质的泄漏监测一直是个棘手难题。传统的气相色谱或质谱检测虽然精准，但设备笨重、操作复杂，难以满足现场快速检测需求。更麻烦的是，这些有害物质往往同时存在，而现有传感器大多只能"一对一"检测，导致现场需要携带多种设备。面对这个"既要高灵敏度又要多靶标识别"的挑战，河北大学的研究团队另辟蹊径，从稀土发光材料中找到了突破口。

这项发表在《Dyes and Pigments》的研究，创新性地将稀土离子Eu³⁺和Tb³⁺与胞嘧啶配位，再通过氨基黏土无机基质构建出柔性薄膜。这种设计巧妙之处在于：无机基质不仅增强了材料的热稳定性，还通过限制稀土离子的分子振动，使其在水环境中也能保持稳定发光。当薄膜遇到不同挥发物时，三种猝灭机制会"分工协作"——酸性物质主要通过氢键作用影响Tb³⁺发光，胺类物质则通过能量共振转移干扰Eu³⁺发射，最终产生独特的颜色变化路径，就像为每种物质定制了"荧光条形码"。

关键技术包括：稀土配合物的单波长激发调控、氨基黏土杂化薄膜的溶液浇铸法制备、时间分辨荧光光谱分析，以及针对五种典型挥发物（乙酸、盐酸、三乙胺等）的气相响应测试。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和透射电镜(TEM)证实了材料的均匀分散性，元素映射显示Eu/Tb离子分布均匀。

【Characterization of the hybrid film】
透射电镜显示材料在水溶液中分散良好，平均粒径67nm。X射线光电子能谱证实Eu³⁺和Tb³⁺成功配位，荧光寿命测试揭示Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁（545nm）和Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁（615nm）共同构成白光发射。

【Conclusion】
该薄膜在接触不同挥发物时展现出独特的"颜色变化轨迹"：乙酸使荧光由白变蓝，三乙胺导致红移，盐酸则引发快速黄绿色响应。这种差异源于胺类物质优先猝灭Eu³⁺发射，而酸类更易通过氢键影响Tb³⁺。研究人员进一步利用该特性开发了信息加密系统，将不同化学刺激作为"解密密钥"。

这项研究的突破性在于：首次实现单材料多靶标挥发性物质的裸眼区分，检测限达ppm级。相比Chen等报道的金属有机框架阵列，该薄膜制备更简单且无需染料封装；与Wei的分子探针相比，其颜色变化更显著。未来通过调整稀土配比，可扩展检测物质种类，在环境监测、工业安全等领域具有重要应用前景。