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基于单体比例可调多元共价有机框架的比率荧光pH传感器

pH的有效检测在环境化学、医学诊断、合成化学等领域都具有重要意义。近日,山东师范大学唐波教授(点击查看介绍)团队利用三元共价有机框架材料(COFs)构筑了三种新型比率荧光pH传感器可用于pH的准确检测。

图1. COF-COOHX的合成示意图


比率荧光传感器基于两个或多个荧光峰强度的比值,对目标检测物进行定性或定量分析,可有效地减小环境等外界因素的干扰,与单一发射的荧光传感器相比,可以获得更准确的检测结果。比率荧光传感器中含有激发波长相同但发射波长不同的荧光模块,需要精巧的结构设计和组合,其构筑一直是荧光传感领域研究的热点和难点问题。本工作中,唐波教授团队基于新型单体比例可调的多元共价有机框架成功构筑了三种可多次回收利用的COFs比率荧光pH传感器。他们以2-羟基苯-1,3 5-三甲醛(HTA)、4,4'-二氨基-3,3'联苯二甲酸(DBA)和5,5'-二氨基-2,2'-联吡啶(BPY)为反应单体,通过调控DBA和BPY的摩尔比(X = [DBA]/([BPY] + [DBA]) × 100 = 0, 33, 50, 67和100),基于席夫碱反应合成了一系列新型共价有机框架材料(COF-COOHX, X = 0, 33, 50, 67和100)(图1)。其中,三元的COF-COOHX(X = 33, 50 和 67)在酸性条件下显示出比率pH传感性能(图2),能灵敏且高选择性的进行pH检测。DBA和BPY的摩尔比不同,三元COF-COOH33、COF-COOH50和COF-COO67的荧光寿命、pKa和线性pH响应范围也不同(图3)。而二元的COF-COOH0和COF-COOH100没有比率pH检测性能。

图2. COF-COOHX(0, 33, 50, 67和100)对pH的响应。图片来源:Anal. Chem.


作者还利用该材料检测了实际样品的pH值,与商用pH计的检测结果接近。同时,还利用COF-COOH50制备了荧光pH试纸(图3)。该种基于单体比例可调多元共价有机框架构建比率荧光传感器的设计策略为新型COFs比率荧光传感器的设计提供了新思路。

图3. COF-COOHX(X = 33, 50 和 67)的线性pH响应范围和pH试纸。图片来源:Anal. Chem.


这一研究成果发表在Analytical Chemistry 上,山东师范大学青年教师岳婕妤和研究生宋丽苹为该文章的共同第一作者,山东师范大学唐波教授和马瑜教授为共同通讯作者。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Ratiometric Fluorescent pH Sensor Based on a Tunable Multivariate Covalent Organic Framework

Jie-Yu Yue, Li-Ping Song, Xiu-Li Ding, Yu-Tong Wang, Peng Yang, Yu Ma*, and Bo Tang*

Anal. Chem., 2022, DOI: 10.1021/acs.analchem.2c01999


导师介绍

唐波

https://www.x-mol.com/university/faculty/12175 


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