基于Cu(I)-Tb(III)异金属有机框架的溶剂致变色行为及其在硝基苯传感中的应用研究

本工作成功构建了一种新型异金属有机框架（HMOF）材料TbCu-1，其通过4-H2tzba配体桥联Cu(I)与Tb(III)离子，展现出独特的溶剂致变色效应、客体依赖性发光特性及高灵敏度硝基苯检测能力（检测限达3.81×10?6 M），为环境污染物的快速光学传感提供了创新策略。

　　

Section snippets

Preparation of TbCu-1

将Tb(NO₃)₃·6H₂O（22.7 mg, 0.05 mmol）、CuI（19.0 mg, 0.1 mmol）、4-H₂tzba（19.0 mg, 0.1 mmol）与DMF（2 mL）-EtOH（2 mL）混合溶剂置于聚四氟乙烯内衬反应釜中，于100°C反应72小时，以5°C/h速率冷却至室温后获得黄色块状晶体，产率50.2%。

Crystal structure description

TbCu-1属于三斜晶系P-1空间群，不对称单元包含1个Tb³⁺离子、2个Cu⁺离子、1个I^?离子、2个4-tzba^2-配体及2个配位EtOH/DMF分子。Tb³⁺离子呈八配位扭曲三角棱柱构型，通过羧基氧与4个配体连接，同时与乙醇分子配位。Cu(I)中心形成[Cu₂I(4-tzba)₂]无限链结构，其中I^?离子桥接两个Cu原子形成Cu₂I₂菱形单元。配体4-tzba^2-同时通过四唑氮原子（N2）与Cu(I)配位、羧基氧原子与Tb(III)配位，构建出包含零维空穴和一维通道的三维多孔框架。

Conclusions

本研究成功合成的新型异金属框架TbCu-1，集成了双核[Tb₂(COO)₄]次级构筑单元（SBUs）和一维[Cu₂I(4-tzba)₂]链结构，在接触硝基苯等芳香分子时呈现肉眼可见的变色现象。固态荧光测试显示其具有弱Tb³⁺特征发射，但在甲苯、二甲苯等烷基苯或N,N-二甲基苯胺存在下显著增强为强绿光发射，而硝基苯、苯胺等则淬灭发光。该材料在DMF中仅发射配体基荧光，其对芳香溶剂的特异性响应使其成为高性能硝基苯荧光传感器，具备快速响应、高灵敏度（K_SV=9.47×10³ M^?1）和低检测限等优势。