腙连接的共价有机框架用于Hg2的荧光检测+ | 上海楷树化学科技有限公司

首页 > 行业动态 > 腙连接的共价有机框架用于Hg2的荧光检测+

腙连接的共价有机框架用于Hg2的荧光检测+

摘要：
青岛农业大学宁静和北京化工大学曹达鹏本文报道了一种新型的腙键连接共价有机框架（COF），即DvDf-C3XJ-COF，它通过Schiff碱反应合成，具有氢键增强和丰富的配位位点，展现出对Hg2+的强荧光和高灵敏度/选择性检测能力，检测限为1.65×10^-6 M。Hg2+的荧光猝灭归因于通过动态猝灭过程发生的配位相互作用。

研究背景：
1）重金属，尤其是汞（Hg），不仅污染环境，还对人类健康构成重大威胁。Hg2+作为一种持久性有毒污染物，通过食物链在生物体内积累，导致严重的健康问题，包括心脏病、水俣病和自闭症等。
2）传统的Hg2+检测方法通常昂贵且复杂，需要大型设备，不适合常规使用。因此，需要一种敏感、选择性强且操作简便的方法来监测环境中和食物链中的Hg2+。
3）作者提出了利用共价有机框架（COFs）作为检测Hg2+的新方法。COFs是一种新型的全有机构建单元组成的结晶多孔材料，具有大比表面积、优异的化学稳定性和永久性孔隙性，适用于多种应用，包括化学传感。本文中，作者通过合理设计结构单元，构建了能够与目标分析物配位的框架，提高了荧光检测方法的灵敏度和选择性。

实验部分：
1. DvDf-C3XJ-COF的合成：
1) 在一个20 mL的玻璃管中，加入16.76 mg DvDf（0.09 mmol）、39.29 mg C3XJOPr（0.06 mmol）、0.1 mL的17 M乙酸、2 mL的1,2-二氯苯。混合物经过超声处理5分钟，通过三次冻融泵抽真空，密封后在120°C下加热72小时。
2) 冷却至室温后，通过离心和连续用四氢呋喃洗涤沉淀物，直到上清液变清。在120°C的真空烘箱中干燥过夜，得到DvDf-C3XJ-COF共价有机框架。

分析测试：
1. FT-IR光谱表征：使用Nicolet iS50光谱仪获得衰减全反射傅里叶变换红外光谱，确认了DvDf-C3XJ-COF中腙键的形成和单体的缩合，特征振动带位于1621 cm^-1。
2. N2吸附-脱附等温线：在ASAP 2020 plus HD88分析仪上测量77 K下的氮气吸附-脱附等温线，用于评估DvDf-C3XJ-COF的永久孔隙性。BET分析表明比表面积为431 m²/g，NLDFT分析显示平均孔径为2.59 nm。
3. XRD分析：使用D8 Advance衍射仪记录DvDf-C3XJ-COF的粉末X射线衍射图案，使用Cu Kα辐射源（λ = 1.54178 Å），在30 kV和40 mA下进行。实验XRD图案与模拟图案比较显示，COF采用层状结构，具有P6/m对称性，模拟单元格参数为a = b = 41.99 Å, c = 3.53 Å。
4. TGA分析：使用TGA-1热重分析仪在100至600°C的温度范围内，以10°C/min的加热速率在氮气氛围下评估DvDf-C3XJ-COF的热稳定性。结果显示DvDf-C3XJ-COF在350°C下保持热稳定。
5. 荧光光谱分析：使用Hitachi F-7000荧光光谱仪记录DvDf-C3XJ-COF的荧光激发和发射光谱，使用150 W氙灯作为激发源。荧光寿命使用FLS 1000荧光光谱仪测量，激发源为450 W氙灯，分辨率为305 fs。
6. XPS分析：在Thermo SCIENTIFIC ESCALAB Xi+仪器上进行X射线光电子能谱分析，基底压力为1×10^-9 bar，使用Al Kα X射线源。DvDf-C3XJ-COF和DvDf-C3XJ-COF + Hg2+的N 1s和O 1s XPS谱图显示了特征峰的位移，表明Hg2+的配位作用。
7. 荧光寿命测量：DvDf-C3XJ-COF的荧光寿命为1.57 ns，而DvDf-C3XJ-COF + Hg2+的荧光寿命为1.42 ns，表明Hg2+的荧光猝灭是通过动态猝灭机制发生的。

总结：
本文成功合成了一种腙键连接的COF，DvDf-C3XJ-COF，它具有优异的化学稳定性、高结晶度和强荧光。DvDf-C3XJ-COF对Hg2+离子表现出高选择性和灵敏度，检测限低至1.65×10^-6 M。Hg2+的荧光猝灭机制归因于配位相互作用，通过动态猝灭过程发生。这项研究不仅为构建荧光COF提供了新方法，扩展了COF的结构多样性，而且为设计检测重金属离子的荧光DvDf-C3XJ-COF探针开辟了新途径。

展望：
本文的科研成果为荧光COFs在检测Hg2+方面的应用提供了新见解。未来，作者可以进一步探索DvDf-C3XJ-COF在实际环境样品中的应用，以及其在长期稳定性和可重复性方面的表现。此外，研究者可以探索通过调整COFs的结构单元来提高对其他重金属离子的检测能力，或者开发多通道传感器，用于同时检测多种重金属离子。

Hydrazone-linked covalent organic frameworks for fluorescence detection of Hg2+
文章作者：Xuefeng Wang, Zhaowei Yang, Lingsuo Meng, Xuehui Li, Hongtao Wei,
Jing Ning, * Shitao Wang, Dapeng Cao * and Long Hao
DOI：10.1039/D4CC05468G
文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cc/d4cc05468g

本文为科研用户原创分享上传用于学术宣传交流，具体内容请查阅上述论文，如有错误、侵权等请联系修改、删除。未经允许第三方不得复制转载。