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闫冰教授课题组多组分同时检测传感器研究取得重要进展
发表时间:2017-05-10 阅读次数:454次

 

        随着人类活动和工农业的迅速发展,生活、农业和工业废水日益增多,对人类的生活和生态环境造成了极严重的影响。在各种环境污染事故中,水污染发生的频率一直处于首位。由于污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性及不可生物降解,离子污染已成为水环境安全中最突出的问题。因此,建立水体污染性离子的快速检测技术,对于环境污染风险防控、保护人体健康及生态环境,都有着至关重要的作用。而要建立水体污染性离子的快速检测,能够实现多组分污染离子同时检测的传感器不可或缺。

 

        近年来,荧光检测方法因其灵敏度高、检出限低、准确性好、操作简单等优点在分析物检测方面得到了迅速的发展。我学院闫冰教授课题组一直从事稀土光功能杂化材料和微纳固体的研究工作,在光功能集成、器件及传感应用上取得了一系列重要的进展,近期提出通过稀土离子功能化构造多发光中心,利用其不同光响应行为实现光传感的系统策略,提供了基于MOFs材料构建传感器的新方法,为实现多组分污染离子的同时检测提供了简单、经济且实用的技术手段。

 

        该课题组在将稀土离子成功组装到金属有机骨架(MOFs)后,利用稀土离子优异的发光性能和MOFs独特的结构特性设计了多种单一污染性离子和分子的荧光探针(Chem. Commun. 2015, 51, 7737-7740、14509-14512; 2016, 52, 2265-2268. J. Mater. Chem. C 2016, 4, 8514-8521. Nanaoscale, 2016, 8, 2881-28861、2047-12053. J. Mater Chem. A 2017, 5, 2215-2223. Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1603856等)。为适应复杂的水体环境增加传感器的实际应用性,近日课题组尝试将离子识别与逻辑运算相结合,成功实现了水体中多种污染性离子(Hg2+, Ag+, S2-)的同时检测,构筑了智能分子搜索器。该工作利用富含吡啶氮原子的UMOFs通过配位后合成的方式引入稀土离子(Eu3+),在与各种离子的作用中因能量转移及骨架结构的差异调节多种发光中心(B485,G530,R614)构建逻辑网络,并通过该逻辑网络实现以离子浓度为输入的模糊逻辑运算(FLS, y = f(x̅))。此模糊逻辑模型处理了离子浓度与荧光强度之间非线性关系的不确定性从而实现多组分共存中离子的定量检测。相关研究成果“Intelligent Molecular Searcher from Logic Computing Network Based on Eu(III) Functionalized UMOFs for Environmental Monitoring” 发表在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》(Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1700247, 期刊影响因子11.382)上。论文第一作者为课题组博士生许晓玉,她曾获得两次博士研究生国家奖学金,和氏璧奖学金,同济大学优秀学生等奖项,以第一作者发表一区论文7篇,二区论文3篇,其中3篇一区论文为ESI高被引论文。

 

 

        以上研究为荧光传感与分子逻辑运算的相结合提供了可行的设计理念,为MOFs基的稀土光功能杂化材料在传感上的器件化提供了新的制备和组装方法,该方法及其相关技术手段简单、经济且实用。该研究工作获得了国家自然科学基金面上项目(21571142)的资助。

 

 

同济大学校园新闻网链接:我校闫冰教授课题组MOFs纳米荧光探针研究再获重要进展

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