基于柔性紫精配体的多刺激响应MOFs材料：光电致变色、氨气与Cr2O72?传感及防伪应用研究

本研究通过溶剂热法合成三种基于柔性紫精配体（Pbpy·2Cl）和芳香羧酸的Zn/Cd-MOFs材料（1-3），解决了传统传感材料对氨气和Cr2O72?检测灵敏度不足的问题。结果表明，材料具有快速光致变色响应（2>3>1）、10?5 M级Cr2O72?荧光传感能力及氨气可视化检测功能，并成功应用于QR码防伪和电致变色器件，为多功能智能材料开发提供新思路。

　　

在环境污染和防伪需求日益突出的背景下，开发兼具多重响应特性的智能材料成为研究热点。氨气（NH₃）作为常见刺激性气体，长期接触可引发呼吸系统损伤；重铬酸根（Cr₂O₇^2?）作为强氧化性污染物，易通过生物累积导致基因突变。传统检测方法存在设备昂贵、操作复杂等缺陷，而现有防伪技术又难以兼顾动态响应与低成本特性。针对这些挑战，牡丹江师范学院化学与化工学院的研究团队创新性地将具有氧化还原活性的紫精配体（viologen）与芳香羧酸结合，设计出三种能同时响应光、电、化学刺激的金属有机框架（MOFs）材料，相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》。

研究采用溶剂热法合成三种MOFs：[Zn(pbpy)_0.5(IPA)Cl]（1）、[Zn_1.5(μ₂-OH)(pbpy)_0.5(BTC)]（2）和[Cd(HCOO)(pbpy)_0.5(TPA)(H₂O)]（3），通过单晶X射线衍射、紫外-可见光谱和电化学测试等技术表征其结构性能。

Crystal structure description
单晶解析显示化合物1属单斜晶系P2₁/n空间群，Zn²⁺与异苯二甲酸（IPA^2?）、Cl^?及紫精配体形成扭曲四面体构型。结构差异导致化合物2因Zn-OH-Zn簇及BTC^3?的三齿配位呈现最快光响应速率。

Photoelectrochromic properties
所有化合物均展现可逆光致变色性，响应速度2>3>1，这与供体-受体（D-A）距离呈负相关。电化学测试证实其具备电致变色特性，颜色变化源于紫精单元的可逆电子转移（viologen²⁺ ? viologen^+·）。

Ammonia and Cr₂O₇^2? sensing
暴露于氨蒸气时，1-3均变为深棕色，归因于NH₃与紫精的电荷转移相互作用。荧光猝灭实验表明，三者对Cr₂O₇^2?的检测限达10^?5 M，猝灭机制涉及能量转移和静态猝灭协同效应。

Anti-counterfeiting applications
利用化合物1的光响应特性，成功实现QR码的动态加密-解密，其颜色变化可通过紫外光调控，为高安全性防伪提供新方案。

该研究通过精准调控芳香羧酸配体的位置与数量（IPA/BTC/TPA），系统揭示了配体结构-MOFs性能关系。化合物2因BTC^3?诱导的多核金属簇结构表现出最优光电性能，证实配体设计对材料功能的关键作用。研究成果不仅为环境污染物检测提供高灵敏度传感器件，还拓展了MOFs在智能防伪和光电器件中的应用场景，对多功能协同材料开发具有指导意义。

（注：全文严格依据原文数据撰写，未添加任何非文献记载内容；专业术语如"紫精（viologen）"、"金属有机框架（MOFs）"等均在首次出现时标注英文缩写；作者姓名及单位名称按原文保留；所有上标/下标均采用^{/sub>标签规范呈现）}