近日,我院孙赞副教授团队在荧光传感领域取得新进展。该研究通过设计并合成新型锶基配位聚合物,成功构筑了能同时对Fe3+、Cr2O72-及抗生素呋喃西林(NFZ)实现高灵敏、高选择性检测的多功能荧光探针,并通过实验方法和理论计算全面阐明了传感机制。相关成果以“Syntheses and sensing properties for Fe3+, Cr2O72-, and nitrofurazone of two Sr(II) coordination polymers induced by different organic amines”为题发表于《Microchemical Journal》期刊上(DOI:10.1016/j.microc.2025.116286)。
得益于碱土金属离子较大的离子半径和较高配位数,其易于与不饱和配位点结合形成结构稳定的配合物。本研究通过溶剂热法合成了两例分子式均为[Sr(SCND)(H2O)]n的锶配合物(Sr-1和Sr-2)。合成步骤中使用的不同有机胺(2,9-phen和bpe)虽未直接配位,但可诱导其形成不同的结构。晶体结构分析表明,尽管二者分子式相同,其配位模式存在显著差异:Sr-1为六配位,Sr-2为七配位,区别主要源于配体在磺酸基团处的配位模式不同。二者均可通过配体与金属中心的连接形成三维骨架结构,分子间氢键的存在其骨架结构更加稳定。尽管配位模式不同,它们仍表现出相似的热稳定性与光学性质。Hirshfeld表面分析与二维指纹图显示,在Sr-1和Sr-2的结构中,O···H/H···O、H···H和C···H/H···C相互作用分别占总表面的24.7%/27.1%、21.9%/20.1%和17.2%/18.2%,三种合计贡献超过60%以上,凸显出氢原子在结构中的重要作用。游离配体在392 nm激发下于435 nm处出现最强发射峰,可归属为π*→π/n跃迁。Sr-1和Sr-2在350-400 nm均显示宽吸收带,最大发射波长分别为421 nm和419 nm,证明其作为半导体材料的潜力。最后研究了二者对不同阴阳离子及抗生素的传感性能。结果表明,Sr-1可实现对溶液中Fe3+、Cr2O72-以及NFZ的高效检测,而Sr-2对Fe3+和NFZ表现出选择性识别能力,所有检测的检出限均达到微摩尔级别,并具备良好的抗干扰性与循环稳定性。通过构建模拟复杂水体系,并利用荧光成像技术,可直观、清晰地对比加入分析物前后的荧光强度变化,证明Sr-1和Sr-2在环境监测等领域具有广阔的应用前景。机理研究证实荧光淬灭主要通过静态机制发生,这可能是竞争性吸收和荧光共振能量转移的共同作用导致的。尽管当前研究仍处于实验室阶段,但两例配合物优异的性能预示着其在未来的实际应用中具有广阔的前景。
该工作在我院孙赞副教授指导下完成,2023级硕士研究生赵九州为论文第一作者。该论文得到青海省自然科学基金(2020-ZJ-964Q)支持。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.microc.2025.116286.