近日，“稀土超分子傳感材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目已投入計(jì)劃并順利實(shí)施。該項(xiàng)目能夠有效推動稀土功能材料應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)，進(jìn)一步拓展北方稀土產(chǎn)業(yè)鏈。

近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，尤其是隨著工業(yè)的高速發(fā)展，廢水、廢氣的排放讓環(huán)境問題成為了焦點(diǎn)，有機(jī)物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺等的污染物已嚴(yán)重威脅到環(huán)境及人身健康，及時(shí)檢測發(fā)現(xiàn)并預(yù)防污染物向環(huán)境中擴(kuò)散就成為當(dāng)務(wù)之急。

目前，在現(xiàn)有多種檢測污染物的方法中，基于熒光的化學(xué)檢測方法相比于其它檢測方法的設(shè)備有著許多優(yōu)勢，比如具有高信噪比輸出、操作簡單、成本低廉和測試結(jié)果可靠等。熒光傳感器以其靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)已成為傳感器領(lǐng)域的主要研究對象之一。然而，尋找到合適的材料構(gòu)筑實(shí)用化的熒光傳感器仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。

稀土離子獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)使稀土配合物具有發(fā)射譜帶較窄、色純度高、熒光壽命較長和斯托克斯位移大等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)可以有效克服來源于檢測體系的背景熒光，提高檢測的靈敏度和精確度。但因要同時(shí)兼顧材料的滲透性、器件的制造和優(yōu)異的性能，這使得構(gòu)筑稀土基傳感材料非常具有挑戰(zhàn)性。因此，關(guān)于稀土基配合物作為污染物檢測傳感器的開發(fā)較少。

尤其值得關(guān)注的是發(fā)揮好傳感性能，需要材料具有一定的孔隙率。然而，稀土離子較大的配位數(shù)往往會導(dǎo)致材料形成致密體的聚集體。稀土金屬有機(jī)框架雖然具有多孔和明確的通道，但其通道內(nèi)的溶劑分子通常阻礙目標(biāo)分子進(jìn)入，并因此導(dǎo)致它們與識別位點(diǎn)的相互作用受到限制；而溶劑分子的去除通常導(dǎo)致框架的崩潰。此外，較差的溶解度也讓材料的薄膜成型難度加大。

項(xiàng)目結(jié)合分子籠的空間選擇性、滲透性和稀土離子的特殊光譜特征，研究開發(fā)一類新型稀土超分子材料并將其制成薄膜用于檢測有機(jī)物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺。我們制備的稀土超分子薄膜可以彌補(bǔ)熒光傳感不能有效對有機(jī)物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺進(jìn)行探測的問題。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)前期在實(shí)驗(yàn)室采用以三苯胺衍生物作為面式配體，以稀土銪離子為頂點(diǎn)，構(gòu)筑了一種具有空穴結(jié)構(gòu)的稀土四面體籠超分子材料，該稀土超分子材料具有較好的溶解性，可以用旋涂方法制備成薄膜。

為了進(jìn)一步檢測薄膜的一些化學(xué)特性，項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)還針對薄膜對各種不同濃度胺/NH3氣體的熒光響應(yīng)及檢測限進(jìn)行了探究。

項(xiàng)目開展可以開發(fā)出一種新型的稀土超分子傳感材料，基于該材料所制得的薄膜可用于檢測廢水廢氣中的有機(jī)物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺，能及時(shí)預(yù)防污染物向環(huán)境中擴(kuò)散，該技術(shù)應(yīng)用操作簡單，結(jié)果可靠，對提升稀土產(chǎn)品的附加值意義重大。