同济大学稀土功能化氢键有机框架基水凝胶薄膜材料应用研究

　　智能可以被定义为感知、存储、分析和响应周围环境或信息的一种能力。由于其智能光学应用，如荧光传感、防伪、生物成像、荧光标签、光电设备和微芯片等，智能发光材料已经成为了材料科学中的一个研究热点。对于智能发光材料来说，荧光响应是赋予发光材料智能的关键因素，常常表现为通过荧光增强、猝灭以及发射峰的移动来输出信号。而荧光传感和化学防伪技术均可利用荧光响应来实现。可发光的镧系功能化的氢键有机框架基水凝胶薄膜作为智能发光材料，不仅制备简单、携带方便，而且可以提高防伪技术的安全等级。因此，制备双发射的镧系功能化的氢键有机框架基水凝胶薄膜在应用前景上显示出了巨大的优势。
　　同济大学化学科学与工程学院 闫冰教授 课题组在多年开展金属有机框架功能化组装稀土光功能杂化材料研究的基础上，逐渐拓展至非金属的有机框架晶态基元杂化材料的构筑及功能化。比如，在共价有机框架材料的后合成功能化方面取得了系列进展(J. M. Wang, B. Yan*, et al., Inorg. Chem. 2019, 58, 9956-9963; Anal. Chem. 2019, 91, 13183-13190; ACS Appl. Mater. Interface 2020, 12, 12990-12998; Anal. Chem. 2021, 93, 4308-4316; J. Mater. Chem. C 2021, accepted)。近期，课题组以氢键有机框架材料为功能化对象，制备了一种铕离子功能化的氢键有机框架水凝胶薄膜，该薄膜具有长达1.99秒的长余辉，可用于两种喹诺酮（氧氟沙星和氟甲喹）的荧光检测，并且可以通过利用对两种喹诺酮独特的荧光响应实现信息的加密、解密和解码。相关研究成果在线发表于国际知名期刊 Advanced Functional Materials  (IF = 16.836) (DOI: 10.1002/adfm.202103321).
　　在该项研究工作中，研究团队基于原位合成方法成功地制备了氢键有机框架基水凝胶，然后通过铕离子与海藻酸钠水凝胶的交联反应制备出具有双发射镧系功能化氢键有机框架基薄膜。该薄膜关闭紫外线灯后显示蓝绿色长余辉，长余辉寿命达到1.99秒。根据荧光响应的不同，该薄膜作为荧光传感器在10种喹诺酮中对氧氟沙星和氟甲喹有很好的选择性并且遵循色度和比率传感模式。低检出限分别达到0.443 ppm和0.114 ppm。研究团队还利用能量转移过程深入探讨了薄膜对两种喹诺酮的荧光响应机制。薄膜在血清和尿液中对氧氟沙星和氟甲喹也有很强的检测能力。为了进一步实现该薄膜的光学应用，研究人员利用对氧氟沙星和氟甲喹不同荧光响应机制，制备了荧光膜阵列和激发光调控的光学防伪薄膜，它们可以应用于多重信息的加密、解密和解码。该研究工作提出了一种制备新型双发射镧系功能化氢键有机框架基薄膜的简单方法，同时提供了智能发光材料用于荧光传感和光学防伪技术的一个典型案例。
　　该项研究工作得到了国家自然科学基金项目和同济大学发展科学基金项目的支持，闫冰教授为该论文的唯一通讯作者，博士生徐鑫为该论文的第一作者，博士生王金敏参与了相关工作。
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　　https://doi.org/10.1002/adfm.202103321