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综述:用于灵敏检测烯啶虫胺的便携式铕基金属有机框架比率荧光试纸的构建
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月19日 来源:Microchemical Journal 4.9
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本研究基于密度泛函理论(DFT)设计合成铕基MOF(Eu-MOF),构建比率荧光试纸传感器,实现烯啶虫胺(NTP)的高灵敏度检测(LOD 0.330 μM),较裸材料灵敏度提升16.46倍。通过智能手机辅助分析,建立非侵入式可视化检测体系,为农药残留监测提供创新便携方案。
结构设计与性能表征
通过密度泛函理论(DFT)计算筛选出富含羧基的配体2,5-噻吩二羧酸(H2TDCA),成功合成具有预期发光特性的铕基MOF。PXRD图谱显示合成材料与模拟结构高度匹配,FTIR证实配体羧基与Eu3+的配位作用。SEM显示材料呈规则棒状结构,热重分析证明其在300°C内保持稳定。
荧光传感机制
基于"天线效应",H2TDCA配体的单重态(S1)与三重态(T1)能级差>5000 cm-1,满足能量向Eu3+转移的条件(T1与Eu3+能级差>3000 cm-1)。该材料对烯啶虫胺(NTP)展现特异性荧光猝灭效应,裸材料检测限达5.431 μM。
比率荧光试纸优化
将Eu-MOF固定于纸质分析平台中心,外围设置环形荧光校准区,构建比率检测系统。该设计消除激发光波动干扰,检测限显著降低至0.330 μM(相当于中国农业部规定最大残留限量0.74 μmol·L-1的44.6%)。
实际应用验证
开发智能手机APP(Color Recognizer)将荧光颜色转化为灰度比值,实现对苹果、黄瓜等农产品中NTP的非侵入式可视化检测。配套五级浓度标准比色卡,满足现场快速筛查需求。测试显示对噻虫嗪(TMX)、呋虫胺(DNF)等结构类似物具有良好选择性。
创新意义
该研究首次将DFT计算指导的Eu-MOF设计与纸质比率荧光传感相结合,建立的"理论计算-材料合成-器件构建-智能检测"全链条技术体系,为农药残留监测提供了兼具高灵敏度(μM级)和便携性的解决方案。
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