单组分铈基金属有机框架双靶标传感器：结合智能手机的维生素B2比率/比色检测与维生素B6的荧光“关-开”检测

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摘要
江西省科学院材料与智能制造研究所邹吉勇老师和南昌航空大学材料科学与工程学院侯育花老师团队发表的研究（Inorg. Chem. 2026, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6c02015）中，针对维生素检测成本高、耗时长的问题，通过溶剂热法合成了一种单组分铈基金属有机框架（Ce-MOF）。该材料水稳定性优异，可作为高效双靶标传感器，实现VB2的高选择性比率/比色检测及VB6的荧光检测。加入VB2后，Ce-MOF在527 nm处出现新发射峰，荧光由蓝变黄绿，猝灭常数8.41×10⁴ M⁻¹，检测限低至0.052 μM；检测VB6时，发射峰红移至395 nm，检测限0.355 μM。结合智能手机RGB分析制备的Ce-MOF水凝胶，实现了VB2的视觉定量检测，在实际样品中回收率达92.4%-106.6%。

研究背景
1. 行业问题：
VB2和VB6是维持生理功能的关键营养素，缺乏或过量均会导致健康问题。现有检测方法（如电化学、色谱-质谱等）虽灵敏准确，但存在设备昂贵、操作繁琐、耗时长等局限，难以满足现场快速监测需求。
2. 现有方案：
发光传感技术因操作简便备受关注。然而，传统单发射镧系MOF传感器易受环境干扰，且目前缺乏能同时选择性区分和检测VB2与VB6的高效双模式荧光探针。
3. 本文创新：
构建单组分Ce-MOF双靶标传感器，利用配体中心发射和主客体相互作用，实现VB2的比率自校准检测和VB6的荧光检测；并结合智能手机和便携式水凝胶，实现可视化现场定量检测，突破了环境干扰瓶颈。

实验部分
1. Ce-MOF合成与稳定性实验：
以Ce³⁺和HBTB为前驱体，通过溶剂热法合成单组分Ce-MOF。将其置于水溶液及不同pH缓冲液中浸泡24小时，PXRD显示晶体结构保持不变，证实了其优异的水相稳定性。
2. 双靶标荧光传感实验：
在Ce-MOF悬浊液中分别滴加VB2和VB6。加入VB2后，527 nm处出现新峰，荧光由蓝变黄绿；加入VB6后，原有发射峰逐渐红移至395 nm。实验确定了最佳激发波长及线性响应范围。
3. 智能器件构建与实际样品检测：
将Ce-MOF嵌入琼脂糖水凝胶中，结合智能手机RGB读取功能构建便携传感器。在维生素片、香蕉提取物和白糖中进行VB2加标回收实验，验证了其在复杂基质中的抗干扰能力。实验突破：实现了单一MOF对双靶标的高灵敏检测，并结合智能设备实现了现场可视化定量分析，大幅降低了检测门槛。

分析测试
1. 结构与孔隙表征：
单晶XRD解析确认了Ce-MOF的三维多孔拓扑结构。N₂吸脱附测试显示，材料具有典型的微孔特征，BET比表面积为865 m²/g，平均孔径集中在1.2 nm，孔体积为0.45 cm³/g；TGA测试表明其在300 ℃以下具有良好的热稳定性。
2. 荧光与传感性能测试：
荧光光谱显示Ce-MOF具有明显的配体中心发射。检测VB2时，527 nm与原始峰强度比值呈线性，猝灭常数8.41×10⁴ M⁻¹，LOD为0.052 μM；检测VB6时，发射峰红移至395 nm，猝灭常数2.06×10⁴ M⁻¹，LOD为0.355 μM。
3. 智能器件与实际样品测试：
水凝胶在紫外灯下呈现明显颜色梯度。智能手机读取的G/B比值与VB2浓度在0-50 μM内呈良好线性（R²=0.992）。实际样品加标回收率达92.4%-106.6%，RSD小于5%。测试结果揭示：高比表面积和适宜孔径促进了目标分子的快速扩散，双模式荧光响应机制赋予了材料极高的检测灵敏度和抗干扰能力。

机理分析
1. VB2比率荧光机理：
VB2分子进入孔道后，其自身荧光发射（527 nm）与MOF配体发射形成双发射体系。由于VB2的吸收光谱与Ce-MOF发射光谱重叠，发生了荧光共振能量转移（FRET）和内滤效应（IFE），实现比率型自校准。
2. VB6荧光红移机理：
VB6与Ce-MOF骨架中的有机配体发生特定的π-π堆积和氢键相互作用，改变了配体的共轭程度和电子云分布，导致能隙减小，发射峰红移至395 nm。

总结
本文成功构建了一种基于单组分Ce-MOF的高效双靶标传感器，实现了对VB2的比率/比色检测和VB6的荧光检测。该材料水稳定性优异，检测限低，结合智能手机和水凝胶技术，成功应用于实际食品样品的可视化定量分析，为开发便携、智能的多靶标营养分析平台提供了新范式。

文章标题：A Single-Component Ce-MOF Sensor for Dual-Target Sensing: Ratiometric/Colorimetric Detection of Vitamin B2 with Smartphone Integration and Fluorescent Off-to-On Detection of Vitamin B6
作者：Yu-Peng Luo，Ling Li，Sheng-Yong You，Li Zhang，Qiu Zeng，Yu-Hua Hou*，Ji-Yong Zou*
DOI：10.1021/acs.inorgchem.6c02015
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.6c02015

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江西省科学院邹吉勇和南昌航空大学侯育花团队合成单组分Ce-MOF双靶标传感器，实现VB2比率比色与VB6荧光高灵敏检测。结合智能手机与水凝胶，实现实际样品中VB2的可视化定量分析，回收率达92.4-106.6%。