基于冠醚单元的高性能无扭转醚聚合物阴离子交换膜的构建及其Eu3+功能化荧光传感研究

本工作创新性地通过溶剂热法构建了两种三维钴金属有机框架材料（Co-MOFs），并利用后合成修饰技术成功制备Eu3+功能化复合材料（Eu@Co-MOFs）。研究表明，该材料具有优异的结构稳定性与荧光特性，可实现针对抗生素污染物氧氟沙星（OFX）和阿莫西林（AMX）的高选择性、可视化比率荧光传感，为环境污染物监测提供了新型解决方案。

　　

Highlight

本研究通过后合成修饰技术成功开发出双发射比率荧光MOF探针Eu@Co-MOFs。改性后的框架展现出母体Co-MOFs中未曾观察到的清晰Eu³⁺特征发射，使Eu@Co-MOFs能够通过特征强度比值实现对抗生素OFX和AMX的区分与定量检测。

Introduction

抗生素长期以来是人类医学和动物养殖中抵御细菌感染的首道防线，但其无节制使用会导致残留药物通过土壤、地表水和食品供应链重新进入人体，引发慢性暴露风险。氧氟沙星（OFX）作为氟喹诺酮类合成抗生素，在兽医临床中的滥用已使其成为环境污染物，不仅直接产生毒性，还会加速耐药基因型的筛选。同样，半合成β-内酰胺类抗生素阿莫西林（AMX）因其在门诊处方中的广泛使用，其环境足迹已遍布各大洲，所带来的临床后果包括超敏反应、机会性重复感染以及多重耐药病原体的持续扩张。

目前常用的检测方法如高效液相色谱（HPLC）、电化学分析和质谱技术虽灵敏度高，但存在设备昂贵、样品前处理复杂、需冷链运输和专业操作人员等限制，难以实现现场快速筛查。因此，亟需一种兼具操作简便性、高灵敏度与高选择性的检测技术，使农民、兽医乃至普通消费者能在无中心实验室支持下获得及时定量结果。

金属有机框架（MOF）作为一种多孔性、高比表面积材料，近年来在磁学、气体储存/分离、发光与催化领域广泛应用。其作为荧光传感材料具有操作简便、响应快速、灵敏度高、选择性好和稳定性强等优势，已成为快速检测金属离子、爆炸物、一氧化氮及其他环境污染物的研究热点。

近年来，镧系金属有机框架（Ln-MOFs）因其4f–4f跃迁产生的强烈线状发射以及在复杂基质中的稳定性受到广泛关注。“天线效应”——即配体吸收能量后传递给中心离子释放光子——使这类材料表现出鲜艳发光色、毫秒级寿命和指纹状光谱，成为荧光传感的理想候选。然而多数MOF仅具备单一发射通道，易受光源波动、样品浊度或操作差异干扰。

比率型自校准策略通过比较两个或多个分离良好的发射带强度，克服了这一弱点。分析物结合会改变荧光强度比值，产生肉眼可辨的颜色变化，同时抵消仪器噪声。最简单的双发射实现方式是将两种镧系离子（常用Eu³⁺红色发射与Tb³⁺绿色发射）嵌入同一框架。其窄峰、非重叠谱线、长寿命和高量子产率提供了稳定的内参比，由此产生的色调变化（橙、黄、绿等）形成内置标尺，基本不受环境波动影响，可实现无需光谱仪的裸眼读数。

本文通过后合成修饰法合成两种Co-MOFs及其Eu³⁺功能化材料Eu@Co-MOFs，作为双发射比率荧光探针。改性后的材料展现出母体Co-MOFs中未见的明确Eu³⁺发射，使Eu@Co-MOFs能通过特征强度比值实现对抗生素OFX与AMX的选择性识别与定量。

Conclusion

综上所述，基于配体H₂L与tib/tipb合成的两种新型钴MOFs，通过Eu³⁺后合成修饰制备了荧光传感材料Eu@Co-MOFs。XPS分析表明Eu³⁺与Co-MOFs结构中未配位的羧酸氧原子发生配位。功能化材料Eu@Co-MOFs对OFX/AMX表现出良好的发光选择性、灵敏度与可循环使用性。