近日,湖北工业大学生命科学与健康工程学院袁厚群、鲍光明教授团队在多功能MOF荧光传感与防伪领域取得重要进展。相关研究成果以“Defect-Engineered Dual-Functional UiO-67 Type Framework: Ultra-Sensitive Ratiometric Fluorescence Sensing of Spectinomycin and Long-Lived Room-Temperature Phosphorescence for Anti-Counterfeiting”为题,发表于国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》(中科院一区Top,IF=19.9),湖北工业大学第一完成单位及唯一通讯单位。
研究团队利用缺陷工程技术精准调控MOF孔道微环境与表界面性质,采用混配体掺杂策略改性经典UiO-67骨架,通过单步引入三羧酸配体H3bptc,构建出同时兼具配体缺陷与原位未配位羧基的双功能光学材料。孔道内缺陷位点通过静电与氢键作用稳定负载尼罗蓝探针,构建的比率型荧光传感体系对大观霉素检出限低至3.7nM,响应时间不足5s,可特异性区分8种结构相似的氨基糖苷类抗生素,实际样品检测结果与HPLC结果高度一致。晶体表面游离羧基与海藻酸钠形成刚性界面,制备的复合薄膜呈现明亮青色余辉,平均磷光寿命759.8ms,裸眼可见余辉超2s,兼具水响应可逆开关、余辉寿命可调等特性,可实现多种动态信息加密。机制研究表明,孔道静电富集与空间预组织的双重协同效应显著放大检测灵敏度,缺陷界面的双限域作用有效提升磷光性能,理论计算进一步从分子层面揭示了特异性识别的热力学本质。该研究突破了传统氨基糖苷类抗生素检测选择性差、同系物难分辨的技术瓶颈,填补了单步修饰实现异质光学功能集成的材料设计空白,构建了“荧光传感-磷光防伪”一体化的多功能MOF材料新范式,可为食品安全快速筛查、动态信息防伪等领域提供重要技术支撑。
该研究依托学院大型仪器共享平台的傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、荧光分光光度计、紫外-可见分光光度计、Zeta电位分析仪、高效液相色谱仪等设备完成关键表征工作。