金属离子诱导卟啉MOF结构重构实现Cr3+和Al3+的超灵敏“开启式”荧光检测

为解决环境中Cr3+和Al3+污染检测灵敏度不足的问题，研究人员开发了基于卟啉配体的镧系MOF（Eu@Tb-TCPP）。该材料通过金属离子诱导的结构重构增强荧光，实现对Cr3+（检测限10.83 nM）和Al3+（15.29 nM）的高选择性“开启式”检测，为环境监测提供了新技术方案。

　　

随着工业化进程加速，铬和铝离子污染已成为威胁生态环境与人类健康的重要问题。三价铬（Cr³⁺）虽是人体必需微量元素，但过量积累会导致肝肾损伤；而铝离子（Al³⁺）与阿尔茨海默病等神经退行性疾病密切相关。传统检测方法如电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）成本高昂，且多数MOF探针依赖荧光猝灭机制，易产生假阳性信号。针对这一技术瓶颈，广东高校青年创新人才项目支持的研究团队设计了一种新型镧系卟啉金属有机框架（Eu@Tb-TCPP），相关成果发表于《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》。

研究采用“一步法”合成策略，以5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉（H₂TCPP）为配体，与EuCl₃·6H₂O和TbCl₃·6H₂O高温高压反应构建MOF。通过扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征材料形貌与元素组成，结合荧光光谱分析检测性能。

材料表征与分析
SEM显示材料呈不规则块状晶体簇结构（图1a-b），XPS证实Eu/Tb成功配位。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）中1720 cm^-1处羧基峰消失，证明配体与金属节点的配位作用。

检测性能研究
Eu@Tb-TCPP对Cr³⁺/Al³⁺呈现特异性荧光增强，归因于金属离子捕获引发的框架结构重构：①Cr³⁺/Al³⁺与TCPP的吡咯氮配位，增强体系刚性；②抑制非辐射衰变，量子产率提升3.8倍。干扰实验表明，其他离子（如Na⁺、Ca²⁺）均无响应。

实际应用验证
在湖水与电镀废水中加标回收率达96.2%-104.8%，检测限低于WHO饮用水标准（Al³⁺限值200 μg/L）两个数量级。

该研究创新性地提出“结构重构-荧光增强”机制，突破传统猝灭探针的局限性。所开发的Eu@Tb-TCPP不仅为环境重金属监测提供新工具，更启示了通过金属节点调控优化MOF探针性能的设计策略。茂名科技计划等项目资助的这项成果，为发展多功能荧光传感器提供了重要技术参考。