锌/钴双金属有机框架多级孔笼结构的设计合成及其在酚类荧光识别与放射性碘捕获中的多重应用

针对酚类污染物和放射性碘的环境健康风险，研究人员通过设计基于H6DPOT配体的Zn/Co双金属有机框架（MOF）[Zn3.1Co0.4(DPOT)(H2O)5.5]·NO3·5H2O·DMA（1）及其PVDF-PEG@1复合膜，实现了对TNP等酚类的高灵敏度荧光检测（LOD低至0.78 μM）和碘吸附（2.40 g/g），为环境污染物治理提供了新型功能材料。

　　

在环境污染物治理领域，酚类化合物和放射性碘的威胁日益凸显。工业废水中的硝基酚（如TNP）不仅具有致癌性，还被恐怖分子用作爆炸物原料；而核能发展产生的¹²⁹I和¹³¹等放射性同位素，则对生态系统构成长期危害。传统检测与吸附材料面临灵敏度不足、选择性差等瓶颈，亟需开发兼具识别与捕获功能的新型材料。

针对这一挑战，中国的研究团队在《Journal of Molecular Structure》发表成果，设计出基于三嗪六羧酸配体H₆DPOT的锌/钴双金属有机框架（MOF）[Zn_3.1Co_0.4(DPOT)(H₂O)_5.5]·NO₃·5H₂O·DMA（1），并通过与聚偏氟乙烯-聚乙二醇（PVDF-PEG）复合制备功能薄膜。该研究创新性地利用d⁷/d¹⁰金属协同效应和配体大π共轭特性，实现了对酚类的特异性荧光响应（TNP检测限0.78 μM）及碘的超高吸附容量（2.40 g/g），为环境污染物治理提供了"检测-去除"一体化解决方案。

关键技术方法
研究采用溶剂热法合成Zn/Co-MOF晶体，通过单晶X射线衍射解析结构；利用荧光光谱评估酚类识别性能，计算检测限（LOD）；通过浸渍法将MOF负载于PVDF-PEG膜，采用紫外分光光度法测定碘吸附量；结合DFT计算阐明电子转移机制。

研究结果

1. 合成与结构分析
   晶体结构显示，H₆DPOT配体与Zn²⁺/Co²⁺形成多级孔笼结构，孔径达纳米级，其稳定性源于配体C-O-C键的刚性连接和金属-氧簇节点的强配位作用。

2. 荧光传感性能
   化合物1对TNP、PNP等硝基酚呈现荧光猝灭效应（LOD 0.78-1.48 μM），而对氢醌（HQ）显示荧光增强（LOD 1.80 μM）。机理研究表明，硝基酚的电子吸收与MOF的激发态能级匹配，导致荧光共振能量转移（FRET）。

3. 碘吸附性能
   PVDF-PEG@1膜在环己烷溶液中碘吸附量达2.40 g/g，优于纯MOF粉末。其优势源于MOF大孔道对I₂分子的限域作用，以及PVDF基质提供的机械支撑。

结论与意义
该工作通过精准调控Zn/Co比例和配体空间构型，创制出兼具荧光识别与吸附功能的双功能材料。其科学价值在于：① 揭示d⁷/d¹⁰金属协同增强荧光响应的机制；② 开发出可规模化制备的PVDF-PEG@1复合膜，解决MOF粉末难以实际应用的难题。在核废料处理和反恐安检等领域具有明确的应用前景，为多污染物协同治理提供了新思路。