基于三嗪聚羧酸的Er-MOFs：合成及其作为多响应发光传感器的应用，用于检测Fe3+、Cr2O72?和维生素B1

《Polyhedron》：Triazine polycarboxylate-based Er-MOFs: Synthesis and application as multi-responsive luminescence sensors for Fe3+, Cr?O?2? and Vitamin B? detection

稀土有机框架材料（Ln-MOF）因其独特结构和荧光特性在药物递送、发光材料等领域有重要应用。本研究以2,4,6-三(3,5-二羧基苯氨基)-1,3,5-三嗪（H6TDPAT）为配体，Er3?为金属源，通过水热法合成Er-TDPAT材料。结构分析表明其形成由Er-O多面体构成的立方晶系三维多孔结构。荧光传感实验发现该材料对Fe3?（LOD=2.56 μM）、Cr?O?2?（LOD=10.20 μM）和维生素B?（LOD=8.93 μM）具有高灵敏度检测能力，并揭示了配位模式与荧光响应的关联机制。

　　这项研究围绕着一种新型的稀土金属有机框架材料（Ln-MOF）——Er-TDPAT的合成与性能展开。Er-TDPAT是由含有氮的三嗪杂环多羧酸配体2,4,6-三（3,5-二羧基苯基氨基）-1,3,5-三嗪（H?TDPAT）和稀土金属铒（Er）构建而成。该材料因其独特的空间结构和优异的光致发光性能，展现出在药物输送、近红外和白光发射、荧光探针、气体存储与分离等领域的广泛应用潜力。通过溶剂热法合成的Er-TDPAT不仅具备三维多孔结构，还显示出对金属阳离子、阴离子和维生素的荧光传感能力，为构建新的荧光传感平台提供了重要的基础。

稀土金属有机框架材料因其多样的化学结构和可调的物理化学性质，近年来受到广泛关注。这类材料在多个学科领域展现出广阔的应用前景，包括材料科学、化学、生物学和环境科学等。特别是三嗪多羧酸配体，因其结构中富含芳香环和多个羧基官能团，成为构建MOF材料的理想选择。芳香环部分能够形成阴离子-π相互作用和π-π堆积结构，从而增强材料的稳定性。同时，多个羧基官能团为金属离子的配位提供了丰富的结合位点，使材料具有高度的可设计性和功能多样性。

H?TDPAT作为一种六羧酸三嗪配体，因其结构中的多配位能力，成为构建MOF材料的重要组成部分。它不仅能够通过多个羧基与金属中心形成稳定的配位键，还能够通过三嗪环的氮原子与金属中心产生额外的配位作用。这种多重配位机制赋予了H?TDPAT配体高度的灵活性，使其能够与不同种类的金属离子形成多种结构类型的MOF材料。例如，已有研究表明，H?TDPAT可以与La、Tb、U等稀土金属或过渡金属（如Co、Ni、Cu、Zn、Cd等）结合，构建出具有不同性能的MOF材料。这些材料在气体吸附与分离、荧光传感、药物输送等方面均表现出良好的应用前景。

Er-TDPAT的合成过程基于溶剂热法，该方法是构建MOF材料的常用手段之一。在合成过程中，Er(NO?)?·3H?O与H?TDPAT被溶解在二甲基乙酰胺（DMA）和乙醇（EtOH）的混合溶剂中，并通过NaOH溶液调节pH值至6–7。随后，混合溶液被装入特氟龙衬里的不锈钢反应釜中，并在160?°C下加热一段时间。这一过程使得Er和TDPAT能够在溶剂热条件下形成稳定的三维结构。通过X射线单晶衍射等结构分析手段，研究人员确认了Er-TDPAT的晶体结构，其属于立方晶系，空间群为I23。在分子结构中，H?TDPAT配体通过三种不同的连接方式与Er金属中心结合，从而构建出具有复杂拓扑结构的三维多孔框架。

Er-TDPAT的结构特征是其具有由Er-O多面体笼状结构组成的框架，这些笼状结构通过配体连接相互堆叠，形成一个具有高度有序性的三维多孔体系。这种结构不仅提供了良好的物理化学稳定性，还赋予了材料优异的光学性能。在光致发光特性方面，Er-TDPAT表现出对特定金属阳离子、阴离子和维生素的响应能力。通过实验研究，研究人员发现该材料对Fe3?、Cr?O?2?和维生素B?（VB?）具有潜在的荧光传感能力，其检测限分别达到了2.56?μM、10.20?μM和8.93?μM。这些结果表明，Er-TDPAT在荧光传感领域具有较高的应用价值。

在荧光传感机制方面，研究人员对Er-TDPAT的响应行为进行了深入探讨。通过分析材料的光致发光特性变化，他们发现当Er-TDPAT与目标物质（如Fe3?、Cr?O?2?和VB?）相互作用时，其荧光强度会发生显著变化。这种变化可能是由于目标物质与材料中的配体或金属中心发生了配位作用，从而改变了材料的电子结构和能量传递路径。此外，某些阴离子或小分子可能通过与配体中的羧基或其他官能团发生相互作用，导致材料的发光性能发生变化。这种传感机制为开发基于稀土MOF的新型荧光探针提供了理论依据。

Er-TDPAT的合成和性能研究不仅拓展了稀土MOF材料的种类，还为相关领域的应用提供了新的可能性。在药物输送方面，MOF材料因其多孔结构和可调控的化学环境，能够作为药物载体，实现对药物分子的高效负载和释放。而在气体存储与分离领域，MOF材料的高比表面积和可调孔径使其成为理想的吸附材料。此外，由于其优异的光致发光性能，Er-TDPAT在荧光传感领域展现出广阔的应用前景。特别是在环境监测、生物检测和化学分析等方面，该材料能够用于检测多种离子和分子，为相关研究提供了新的工具。

考虑到稀土元素的高配位数和独特的光学特性，Ln-MOF材料在荧光传感方面具有天然优势。稀土金属离子能够与配体形成稳定的配合物，并在特定波长的激发下发射出具有特征性的荧光信号。这种特性使得Ln-MOF材料在检测金属离子和小分子方面具有较高的灵敏度和选择性。同时，由于其结构的可设计性，研究人员可以针对不同的检测目标，调整配体的结构和金属中心的种类，从而优化材料的传感性能。Er-TDPAT的合成正是基于这一思路，通过选择合适的配体和金属中心，构建出具有优异传感能力的MOF材料。

在实际应用中，Er-TDPAT的荧光传感能力可以用于检测环境中的重金属离子、有害阴离子以及生物分子（如维生素）。例如，在水体污染监测中，该材料可以用于快速、灵敏地检测Fe3?和Cr?O?2?等污染物，为环境治理提供技术支持。而在生物医学领域，VB?的检测对于营养状况评估和疾病诊断具有重要意义，Er-TDPAT的高灵敏度和快速响应特性使其成为一种有潜力的检测工具。此外，该材料的三维多孔结构还可以用于药物输送，通过控制药物的释放速率和环境响应性，实现精准的治疗效果。

本研究不仅展示了Er-TDPAT的合成方法和结构特征，还通过实验验证了其在荧光传感方面的性能。这些结果为未来开发基于稀土MOF的新型传感材料奠定了基础。同时，该研究也揭示了H?TDPAT配体在构建MOF材料中的重要作用，其丰富的配位位点和多样化的连接方式使其能够与多种金属离子形成稳定的配合物。这一发现对于进一步探索三嗪多羧酸配体在MOF材料中的应用具有重要意义。

综上所述，Er-TDPAT的合成与性能研究为稀土MOF材料的发展提供了新的思路和方向。该材料不仅具有良好的结构稳定性，还表现出优异的荧光传感能力，使其在多个领域具有广泛的应用潜力。未来的研究可以进一步优化材料的合成条件，探索其在不同环境下的性能表现，并开发更高效的检测方法。此外，还可以结合其他功能化配体，拓展其在药物输送、气体吸附和环境监测等领域的应用。通过不断深入的研究，稀土MOF材料有望在未来的科学技术中发挥更加重要的作用。