近日，河北工业大学、复旦大学、香港理工大学及郑州大学联合团队在《Advanced Science》上发表了一项研究成果。该团队受脂肪酶特异性识别有机磷化合物的启发，成功开发出一种新型仿生氢键有机框架材料FDU-HOF-5，首次实现了对神经毒剂模拟物的高效捕获、快速双模态检测与自发降解一体化功能，为化学威胁防控提供了创新性解决方案。

神经毒剂（NAs）作为一类高毒性有机磷化合物，具有极强的挥发性和渗透性，可通过呼吸道或皮肤接触快速引发致命中毒，对公共卫生和全球安全构成严重威胁。传统防护材料多局限于单一功能，难以同时实现“捕获-检测-降解”的协同作用，制约了下一代智能防护装备的发展。因此，开发兼具高选择性、快速响应和自发解毒功能的一体化材料成为该领域的核心挑战。

研究团队以二氨基三嗪（DAT）功能化芘衍生物（Py-4DAT）为构筑单元，通过氢键自组装形成具有酶模拟“口袋”结构的一维微孔通道（约7.1 Å × 12.6 Å）。该通道尺寸与沙林模拟物氯磷酸二乙酯（DCP）高度匹配，同时孔道中的多重开放作用位点可与DCP形成氢键、卤键等相互作用，实现了对DCP的选择性捕获（吸附容量达 200 mg/g），并能有效区分其他有机磷类似物。

FDU-HOF-5与DCP结合后，会引发分子内电荷转移（ICT）效应增强，实现5秒内的快速响应：一方面呈现明显的视觉颜色变化（黄色→红色），色差ΔE_ab^*高达104，肉眼可直接分辨；另一方面伴随99.7%的荧光猝灭及75 nm红移，检测限低至31 ppb。该双模态检测系统在复杂环境中表现出优异的抗干扰能力，对N₂、CO₂、H₂O及有机酸等常见干扰物无明显响应。吸附的DCP在环境湿度作用下，通过三嗪环N原子的亲核攻击引发水解反应，逐步转化为无毒的二乙基磷酸酯（DEP），降解效率达91.5%。且材料经简单碱洗处理后即可恢复晶体结构和检测性能，实现循环使用。

利用HOF材料的溶液可加工特性，团队将FDU-HOF-5成功负载到织物表面（负载量4.99 wt%），制备的功能织物保留了原始织物的柔韧性和机械强度，在接触DCP蒸汽后3秒内即可发生明显颜色变化，经氨气处理后可快速可逆恢复，循环使用次数不少于5次，为开发智能防护装备奠定了基础。

该研究的核心创新在于将酶的特异性识别机制与HOF材料的结构可设计性相结合，首次构建了“捕获-检测-降解”协同作用的多功能体系。该设计策略为开发新型智能多孔材料提供了新思路，有望推动化学防护、环境监测等领域的技术革新。

论文信息：

该研究由河北工业大学博士研究生刘佳宝、复旦大学博士研究生莫光来为共同第一作者，复旦大学青年研究员李鹏、河北工业大学李志强教授、香港理工大学马凯凯助理教授及复旦大学化学系博士后毕云波为共同通讯作者。

Enzyme-Inspired Hydrogen-Bonded Organic Frameworks for Synergistic Capture, Detection, and Degradation of Nerve Agent Simulants

https://doi.org/10.1002/advs.202519971