新疆理化所在水驱动Eu-MOFs分子内氢键断裂实现pg级三过氧化三丙酮的一步式特异性荧光传感方面取得进展
三过氧化三丙酮(TATP)是由丙酮与过氧化氢在酸催化下合成。传统 TATP 检测多采用两步间接法,需先通过强酸分解 TATP 得到过氧化氢和丙酮,再对产物进行检测,存在操作复杂、检测耗时、易受环境中过氧化氢和丙酮干扰造成假阳性结果等问题。因此,开发一步式、高灵敏、高特异性的 TATP 一步式现场检测技术,对保障公共安全具有重要意义。
针对这一挑战,中国科学院新疆理化技术研究所研究团队提出了水驱动级联反应的 TATP 一步式、荧光点亮传感策略。具体而言,基于系间窜越机制,通过调控配体中羟基数目,设计合成了系列具有零背景荧光的 Eu MOFs 材料,当配体为对位含有两个羟基的 2,5 - 二羟基对苯二甲酸(DHTA)时,微量水可触发Eu-MOF-3对TATP的级联反应,即水分子先将 Eu-MOF-3 中配体的强分子内氢键转化为弱分子间氢键,TATP 的强氧化性进一步断裂该氢键,并将配体从烯醇式氧化为酮式。该研究提出的基于级联反应的零背景荧光MOFs设计策略,成功实现了对TATP的一步法、快速(<1秒)、超灵敏(检测限36.1 nM)、高特异性检测,有效解决了传统两步检测法操作复杂、易受环境过氧化氢和丙酮干扰的难题。通过构建玻璃纤维基传感薄膜和便携式检测系统,进一步验证了该策略在痕量TATP颗粒检测和实际现场应用中的优异性能,为MOFs材料的功能化定制和新型传感体系的构建提供了研究方法。
相关研究成果以 “One-Step, Specific and Fluorescent Sensing of pg-Level TATP via Intramolecular Hydrogen Bond Breaking in Eu-MOFs” 为题发表于Aggregate,博士研究生程旭为第一作者,蔡珍珍研究员与窦新存研究员为共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划-“纳米前沿”专项、国家自然科学基金面上项目、中国科学院重点部署项目等项目的资金支持。

图1 铕基金属有机框架材料设计策略及其对TATP检测示意图