“关-开”型Cd-MOF荧光传感器在水溶液中高效检测Fe3+、Cr6+及抗生素的研究

为解决水体中重金属离子（Fe3+/Cr6+）和抗生素污染监测难题，研究人员设计了一种新型镉基金属有机框架（Cd-MOF）荧光探针。该材料通过水热法合成，具有三维稳定结构，对Fe3+（检测限0.01434 μM）和Cr6+（0.05949-0.06148 μM）表现出纳摩尔级灵敏度，并选择性识别奥硝唑（ODZ）和呋喃西林（NFZ）。机理研究表明荧光猝灭涉及电子转移（LET）、竞争吸收等多途径协同作用，为环境污染物监测提供了高性能解决方案。

　　

水污染治理正面临双重挑战：工业排放的重金属离子与医疗滥用的抗生素在环境中持续累积，威胁生态系统和人类健康。其中，铁离子（Fe³⁺）虽是人体必需元素，过量却会引发贫血、神经退行性疾病；六价铬（Cr⁶⁺）更被确认为强致癌物。抗生素如奥硝唑（ODZ）和呋喃西林（NFZ）的过度使用则加速了耐药菌出现。传统检测方法如原子吸收光谱（AAS）操作复杂且成本高昂，亟需开发高效便捷的监测技术。

安徽师范大学的研究团队在《Dyes and Pigments》发表研究，通过水热法合成新型镉基金属有机框架[Cd(HEA)(L1)]_n（1）。该材料以邻苯二乙酸（H₂HEA）和三甲基苯基双咪唑（L1）为配体，构建出具有二维层状结构的稳定三维框架。实验表明，其荧光强度可被Fe³⁺和Cr⁶⁺（CrO₄^2-/Cr₂O₇^2-）特异性猝灭，检测限达纳摩尔级；对ODZ和NFZ的识别具有显著抗干扰性。通过紫外可见吸收光谱、荧光寿命测试和密度泛函理论（DFT）计算，团队揭示猝灭机制涉及静态猝灭（NFZ）、动态猝灭（ODZ）及光诱导电子转移（LET）等多途径协同作用。

关键技术方法
研究采用单晶X射线衍射解析晶体结构（空间群P2₁/n），通过荧光光谱评估检测性能，结合UV-vis吸收光谱和DFT计算阐明猝灭机理。所有试剂购自阿拉丁公司，包括硝酸镉（Cd(NO₃)₂·4H₂O）和9种抗生素标准品。

晶体结构描述
单晶分析显示Cd(II)中心呈扭曲三角双锥构型，通过羧酸氧原子和咪唑氮原子配位形成二维层，层间通过π-π堆积拓展为三维网络。这种独特结构赋予材料优异的热稳定性（>300°C）和溶剂耐受性。

结论与意义
该Cd-MOF实现了对痕量污染物的一体化检测，其循环使用性（≥5次）和纳摩尔级灵敏度超越传统方法。机理研究为多机制协同传感提供了范例，推动MOF材料在环境监测领域的应用创新。研究获安徽省高校自然科学项目（2023AH050506）等基金支持，作者声明无利益冲突。