基于金屬有機骨架材料Tb3+ @UiO-67-bpydc的寬范圍pH熒光傳感器

吳舜華，孫羽乘，郭小峰，王 紅*

(武漢大學化學與分子科學學院，湖北武漢 430072)

pH值是工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測和生物醫(yī)學診斷等領(lǐng)域的重要參數(shù)。例如，許多疾病如2型糖尿病[1]、中風[2]、癌癥[3]等都會引起生物體內(nèi)pH的輕微波動。因此，研發(fā)能夠快速、準確檢測pH值并監(jiān)測其變化的化學傳感器很有必要。與傳統(tǒng)的pH檢測方法如pH試紙法、NMR法和電化學方法相比[4-6]，熒光檢測法因其具有操作簡便、靈敏度高、響應(yīng)迅速、可連續(xù)動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)點[7-9]，近年來得到了研究人員的關(guān)注。但目前報道的pH熒光傳感器，尤其是pH-MOF傳感器存在著穩(wěn)定性差、pH響應(yīng)范圍小、線性關(guān)系弱及不能重復使用等缺點，在實際應(yīng)用中，可能需要多種檢測方法協(xié)同進行才能實現(xiàn)對目標樣品pH值的有效檢測。因此，開發(fā)具備更優(yōu)性能的pH熒光傳感器有很強的實際意義。

金屬有機骨架材料(MOFs)是由金屬離子與可調(diào)控的有機配體，如胺類、磺酸鹽、磷酸鹽類等配位而成的有機-無機雜化多孔材料[10]，因其具有孔隙率高、孔徑可調(diào)、比表面積大、吸附能力強的特性，MOFs作為理想的光化學材料被廣泛研究[11-15]。本工作中，我們選擇了一種穩(wěn)定的UiO型骨架UiO-67-bpydc(bpydc=2,2′-聯(lián)吡啶-5,5′-二羧酸)，采用合成后修飾法(PSM)將Tb3+包封到UiO-67-bpydc中，制備了新型pH傳感器Tb3+@UiO-67-bpydc，如圖1所示。該MOFs中聯(lián)吡啶配體的質(zhì)子化-去質(zhì)子化可以改變Ln3+的天線效應(yīng)，因此pH的變化應(yīng)當可以引起Tb3+@UiO-67-bpydc上Ln3+的熒光強度變化[16]。正如所預期的那樣，Tb3+@UiO-67-bpydc具有出色的化學穩(wěn)定性和可重復使用性，且在2～9的寬pH范圍內(nèi)其熒光強度與pH值存在良好的線性關(guān)系，能夠用于實際樣品的pH值檢測。……