西蒙·汉弗莱教授和萨姆·邓宁教授在接受《欧洲科学技术杂志》采访时谈到了一种新型的基于ln - mof的传感器的开发，这种传感器在环境传感领域有许多潜在的应用。

 

美国德克萨斯大学奥斯汀分校的化学家们最近开发了一种新型材料，这种材料在环境传感方面有潜在的应用前景。这种新型材料是一种廉价、快速、可携带的新型传感器，适用于多种化学物质。

 

西蒙·汉弗莱教授在大学里一直致力于这种被称为PCM-22的材料的研究，探索它如何有助于减少与清理意外化学品泄漏、修复旧工业区、检测饮用水中的放射性污染以及操作医疗和研究成像设备相关的成本。

 

SciTech Europa采访了汉弗莱和他的一名博士生萨姆·邓宁(Sam Dunning，他也密切参与了这项研究)，天富注册网址了解了这一令人兴奋的新进展，以及他们希望如何继续挖掘其在环境传感领域的潜力。

 

用于环境感知的MOFs

 

汉弗莱解释说，他的研究小组从2009年起就对多孔金属有机骨架(MOF)材料产生了兴趣。在这方面，该团队已经专门研究了多孔磷基框架，以及贵金属纳米颗粒在多相催化应用的可再生制备。

 

PCM-22就是从这项研究中诞生的。该材料是由三苯基膦和Ln3+离子(Ln = Pr-Yb)组成的金属-有机骨架材料，在室温下表现出固态发光。汉弗莱在去年的《化学》杂志上对这种材料进行了描述，他还解释说，“混合金属版的PCM-22含有可控制数量的Eu3+、Gd3+和Tb3+，可以作为高灵敏度、大范围的固态传感器，通过提供独特的‘八因子’指纹来快速识别未知溶剂。”

 

“传感器可以通过肉眼可见的颜色变化立即识别溶剂，还可以通过简单的分光光度法进行定量化学分析。”这些相同的材料实现了D2O中H2O的定量检测，从10ppm到1200ppm。微量水的检测也在一系列的普通溶剂中得到证实，包括那些与传统实验室滴定方法不兼容的溶剂。

 

镧系元素

 

镧系元素是一系列原子序数不断增加的元素中的任意一种，这些元素以镧或铈开始，以镥结束。邓宁从英国移居到英国，与汉弗莱一起研究这种材料，迄今为止，他为这项研究提供了宝贵的投入。他发现，由于镧系元素是发光的，因此可以将PCM-22与任何可用的镧系元素或镧系元素的混合物制成相同的结构。

 

汉弗莱说:“这种化学反应很不寻常。他还发现，你可以用不同的镧系化合物混合物来制造PCM 22，正是这一点产生了传感器，因为每种镧系化合物都有不同的颜色发射。如果镧系元素被混合到同一种材料中，那么这就提供了更广泛的发射特性。”

 

邓宁补充说:“事实上，加入不同的镧系元素可以让我们调整发射颜色，由此我们可以针对不同的传感应用对其进行优化。”

 

汉弗莱和邓宁在他们的研究中开发的传感器材料PCM-22可以沉积在廉价且易于用于环境传感的基底上。汉弗莱解释说:“例如，它们可以沉积在纸上，因此我们设想将其应用于诸如用来评估重水纯度的试纸等领域。”此外，我们还希望能够将该传感器应用于遥感领域，如手持紫外探测器，尽管实现这一目标的挑战更多地与工程而不是化学有关。”

 

Eight-factor的指纹

 

邓宁解释说，铕和铽离子用于制造PCM-22。“铕是红色的，铽是绿色的。天富注册网址我们比较它们的相对排放量，这样我们就可以测量排放量的颜色。一个非发射间隔可以增加基线辐射，我们可以把它考虑进去，从而形成样品的相对发光，”他告诉SciTech Europa。

 

汉弗莱在化学论文中描述的用于快速识别未知溶剂的“八因素”指纹是该传感器独有的。汉弗莱解释说:“‘八因子’这个术语来源于传感器中使用的四种不同的镧系化合物，它们都有各自的相对强度。也就是说，将有四种不同的颜色和四种不同的强度，这意味着有八种不同的信息因素，允许任何不同的溶剂进行指纹识别，因为这八种不同的因素本质上对任何给定的溶剂都是独特的。”