釷（Th）作為地殼中豐度最高的錒系元素，常伴生于稀土礦。在這些礦石的開采和加工過程中，釷會(huì)隨廢料和廢水排放到環(huán)境中，造成環(huán)境放射性污染。傳統(tǒng)儀器分析技術(shù)雖然具有高精度和靈敏度，但其樣品前處理復(fù)雜且設(shè)備昂貴，不適合實(shí)時(shí)快速檢測。因此，亟需開發(fā)快速、便攜的釷檢測新方法。 近日，西安交通大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院林健教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一類熒光顏色可調(diào)的鑭系金屬有機(jī)框架（Ln-MOFs）材料作為Th4+離子的熒光變色傳感器，基于全新的溶解–重結(jié)晶檢測機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了Th4+離子實(shí)時(shí)可視化檢測，并開發(fā)了與材料相匹配的便攜式紅綠藍(lán)（RGB）三原色光電讀取裝置。
該研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)控鑭系金屬離子Eu3+和Tb3+的摻雜比例，成功實(shí)現(xiàn)了EuxTb1-x-BDC-OH（x = 0.19、0.58、0.79和1）熒光顏色從綠色、黃色、橙色到紅色的精細(xì)調(diào)節(jié)。上述Ln-MOFs對(duì)Th4+離子均表現(xiàn)出了熒光變色的特性，隨著Th4+離子濃度的增加，熒光由鑭系離子的發(fā)光逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榕潴w的藍(lán)色熒光。其中，Eu-BDC-OH由于其更快速的熒光變色響應(yīng)，對(duì)Th4+離子的檢出靈敏度最高。 該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)作為比鑭系金屬離子更硬的Lewis酸的Th4+，能夠促使EuxTb1-x-BDC-OH的溶解并通過重結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)閁iO型的Th-MOF，從而實(shí)現(xiàn)了熒光顏色由金屬發(fā)光到配體發(fā)光的轉(zhuǎn)變。雖然MOFs的穩(wěn)定性通常被視為實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)重要前提，但作者巧妙利用了MOFs的不穩(wěn)定性，通過獨(dú)特的溶解–重結(jié)晶機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對(duì)Th4+的檢測。 此外，作者設(shè)計(jì)的RGB光電讀取裝置可以直接將懸浮液中MOFs發(fā)光顏色轉(zhuǎn)換為RGB值。采用logistic函數(shù)模型，成功建立了B/(R+G)比值與Th4+濃度的定量關(guān)系。該方法無需依賴專業(yè)、復(fù)雜的儀器能夠在5 分鐘內(nèi)快速檢測Th4+濃度，并且對(duì)Th4+離子識(shí)別有優(yōu)異的選擇性。 該工作基于軟硬酸堿理論，創(chuàng)新性地提出了溶解–重結(jié)晶檢測機(jī)制，為放射性核素的檢測乃至分離提供了一種新思路。 論文信息 Dissolution-Recrystallization: A Novel Mechanism for Fluorochromic Detection of Th4+ Using Color-Tunable Luminescent Metal-Organic Frameworks Yunyi Cui, Huangjie Lu, Huiliang Hou, Yaoyao Bai, Junpu Yang, Yarui Li, Jie Qiu, Shuao Wang, and Jian Lin Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202410453
