镍(II)基荧光配位聚合物用于水介质中ppb级2,4,6-三硝基苯酚的高选择性快速检测

针对国家安全和环境监测中对硝基爆炸物快速检测的迫切需求，研究人员设计合成了一种新型镍(II)基荧光配位聚合物CP1。该材料通过独特的PET（光诱导电子转移）和RET（共振能量转移）双机制，实现了对高危爆炸物TNP的超灵敏检测（LOD=94.65 ppb），其Stern-Volmer常数Ksv达0.673×105 M-1，为水环境安全监测提供了创新解决方案。

　　

在反恐安全与环境监测领域，2,4,6-三硝基苯酚(TNP)因其高爆炸性和广泛工业应用成为重点监控物质。这种硝基化合物不仅存在于军用爆炸装置中，还常见于染料、玻璃等工业废水，其环境残留可导致皮肤病变、肝损伤等健康风险。传统检测方法如质谱、拉曼光谱等存在设备昂贵、耗时长等局限，而荧光传感技术因其快速响应、高灵敏度等优势成为研究热点。然而，TNP极强的电子亲和性使其检测面临特殊挑战，特别是在水介质中的超痕量检测更是一大难题。

印度理工学院贾朗达尔分校（NIT Jalandhar）的研究团队创新性地设计了一种镍(II)基配位聚合物{[Ni₂(TPXN)(NDC)₂]·2.5H₂O}_n（CP1）。该材料以1,1′-(1,4-亚苯基)双(N,N-双(吡啶-2-基甲基)甲胺)(TPXN)为辅助配体，萘-2,6-二甲酸(NDC)为有机连接体，在室温条件下高效合成。相关成果发表在《Inorganic and Nuclear Chemistry Letters》上，为解决水环境中TNP污染监测提供了突破性方案。

研究采用粉末X射线衍射(PXRD)进行结构表征，通过时间相关单光子计数(TCSPC)分析荧光寿命，结合密度泛函理论(DFT)计算阐明作用机制。实验选用含TNP的模拟水样作为检测体系，通过制备试纸条和棉签涂层实现实际应用验证。

【合成与表征】CP1在甲醇体系中室温合成，元素分析和热重分析(TGA)证实其含2.5个结晶水分子。红外光谱显示羧酸基团特征峰位移，证实配位键形成。粉末衍射显示晶体结构稳定性，水浸泡24小时后仍保持框架完整性。

【传感性能】荧光猝灭实验显示CP1对TNP具有超高选择性，在10^-7 M浓度下3秒内完成响应。Stern-Volmer曲线呈良好线性(R²=0.996)，计算得K_sv值为0.673×10⁵ M^-1，检测限低至94.65 ppb，优于多数已报道材料。竞争实验证实其对硝基苯酚(NP)、二硝基甲苯(DNT)等干扰物的抗干扰能力。

【机制研究】TCSPC分析显示荧光寿命随TNP浓度增加而缩短，证实动态猝灭存在。DFT计算表明TNP的LUMO轨道能级(-3.72 eV)低于CP1(-1.58 eV)，电子从CP1向TNP转移可行。紫外光谱重叠证实RET过程参与，形成PET-RET协同作用机制。

【实际应用】试纸条在0-100 μM TNP范围内呈现浓度依赖性荧光减弱，棉签涂抹法可直接检测固体残留。五次循环实验后传感活性保持90%以上，证实材料具有良好的可重用性。

该研究通过精准的分子设计，首次报道了镍(II)基配位聚合物对TNP的双重识别机制。相比已报道材料，CP1在保持优异灵敏度(K_sv达10⁵量级)的同时，实现了水介质中的快速响应(3秒)和超低检测限(<100 ppb)。特别值得注意的是，研究者创新性地采用棉签涂抹法拓展了现场检测应用场景，为反恐安检和环境监测提供了简便解决方案。理论计算与实验结果的相互印证，不仅阐明了PET-RET协同作用机制，也为后续传感器设计提供了重要理论参考。这项成果标志着爆炸物荧光检测技术向实用化迈进的关键一步，对保障公共安全和生态环境具有重要实践意义。