综述:金属有机框架(MOFs)及其衍生物作为电化学传感器检测环境和食品样品中农药残留的研究进展

【字体: 时间:2025年07月26日 来源:Polyhedron 2.4

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  这篇综述系统阐述了金属有机框架(MOFs)及其衍生物在农药残留电化学传感检测中的突破性应用。针对传统电化学传感器灵敏度低的痛点,文章详述了MOFs材料通过结构可调性、大比表面积和丰富活性位点等特性,显著提升了对有机磷(OPPs)、有机氯(OCPs)、新烟碱类等农药的检测性能(LOD达10-12 M级),为食品安全监测提供了创新解决方案。

  

Brief history
20世纪90年代,Yaghi团队首次提出MOFs概念并合成稳定二维结构,随后MOF-5的诞生标志着三维多孔材料的重大突破。这类由金属节点与有机配体自组装形成的晶态材料,凭借其40.7%的孔隙率和可功能化特性,为传感领域开辟了新途径。

Organophosphorus pesticides (OPPs)
作为最常见的农药残留,OPPs通过抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)引发神经毒性。研究显示,采用ZIF-67衍生的钴氮碳材料构建的传感器,对甲基对硫磷的检测限低至0.33 pM,其机理在于MOFs的高比表面积(>1500 m2/g)显著提升了电子转移效率。

Innovative derivatives
为解决MOFs导电性差的缺陷,研究者开发了碳化衍生物如Co3O4@NPC(氮掺杂多孔碳),其协同效应使对毒死蜱的线性检测范围拓宽至0.01-100 μM。特别值得注意的是,金属纳米颗粒(如Au@UiO-66-NH2)的引入使传感器抗干扰能力提升300%。

Conclusion and future prospects
尽管MOFs传感器已实现飞摩尔级检测,但规模化生产仍受制于溶剂热法的高成本。最新研究通过微波辅助合成将反应时间从72小时缩短至2小时,同时采用聚乙烯醇包覆使材料在pH 2-12范围内保持稳定,这为田间检测设备的开发提供了可能。未来,与微流控芯片和人工智能算法的结合将成为重要发展方向。

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