基于g-C3N4@Tb(BTEC)ICA的双发射比率荧光探针：智能手机辅助多分析物（Fe3+、Ag+和色氨酸）现场检测新策略

本研究针对环境污染物（Fe3+、Ag+和色氨酸）检测的灵敏度和现场应用难题，创新性地构建了g-C3N4@Tb(BTEC)ICA双发射比率荧光探针，通过PET/ECA（Fe3+）、FRET（Ag+）和协同能量转移（Trp）机制实现多分析物特异性识别，结合智能手机RGB分析平台，达成0.039-4.33 μM检测限，为环境与生物医学监测提供新工具。

　　

工业活动导致的环境污染物积累正严重威胁生态与人类健康。其中，过量Fe³⁺会引发氧化损伤和心血管疾病，Ag⁺可能导致骨质疏松，而色氨酸（Trp）代谢紊乱与精神分裂症密切相关。传统检测技术如原子吸收光谱虽精准，但成本高且难以现场应用。如何实现多污染物快速、便携式检测，成为环境与健康领域的迫切需求。

针对这一挑战，研究人员开发了一种基于g-C₃N₄@Tb(BTEC)ICA的双发射比率荧光探针。该探针巧妙结合蓝色发光的g-C₃N₄（石墨相氮化碳）与绿色发光的Tb³⁺金属有机框架（MOF），通过自校准机制显著提升检测可靠性。研究团队通过水热法合成Tb(BTEC)ICA框架（配体为1,2,4,5-苯四甲酸和4,5-咪唑二甲酸），再与g-C₃N₄弱配位复合，利用时间分辨荧光光谱、TD-DFT计算和智能手机RGB分析等技术，系统揭示了不同分析物的特异性响应机制。

主要技术方法

1. 水热合成Tb(BTEC)ICA MOF并表征其晶体结构
2. g-C₃N₄与MOF的复合探针构建及光物理性质测试
3. 通过荧光猝灭/增强实验评估Fe³⁺、Ag⁺和Trp的检测性能
4. 结合光谱分析和理论计算阐明PET、FRET等作用机制
5. 开发智能手机辅助的RGB定量检测平台

研究结果

Structural Characterization
单晶X射线衍射显示Tb(BTEC)ICA具有10配位（Tb1）和8配位（Tb2）两种几何构型，g-C₃N₄的引入未破坏MOF结构但显著增强荧光稳定性。

Sensing Performance
探针对Fe³⁺（0.039 μM）、Ag⁺（0.122 μM）和Trp（4.33 μM）展现超敏检测：

• Fe³⁺通过光诱导电子转移（PET）和竞争吸收（ECA）猝灭荧光
• Ag⁺通过FRET机制选择性抑制Tb³⁺发射
• Trp则通过激发态能量转移和激基复合物形成增强荧光

Mechanistic Studies
TD-DFT计算证实Fe³⁺与配体羧基氧的强配位导致LUMO能级下降，促进电子转移；Ag⁺则通过d¹⁰电子云与MOF骨架π键相互作用触发FRET。

Smartphone Sensing
开发的便携式检测平台通过颜色坐标转换（CIE 1931）实现可视化定量，回收率达96.3%-102.7%，可重复使用5次以上。

结论与意义
该研究不仅创制了首个能同步检测金属离子与生物分子的g-C₃N₄-Ln-MOF复合探针，更通过多机制解析为设计智能传感材料提供新思路。智能手机平台的集成突破了实验室检测局限，在环境污染应急监测和代谢疾病筛查中具有重要应用价值。论文发表于《Dyes and Pigments》，为功能化MOF的开发与转化树立了典范。