【Ln-MOF】纤维素复合的多响应柔性Eu-bpy@CF纸，作为湿度、pH值和苯二胺传感器

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摘要：
兰州大学方冉、杨莉梓老师等报道的本篇文章（Eur. J. Inorg. Chem. 2024, e202400158）中通过简单的后合成方法，将Eu-bpy（基于2,2-联吡啶-5,5-二羧酸的铕复合物）与天然纤维素纤维结合，合成了一种新型的多功能柔性镧系金属-有机框架（Ln-MOFs）纸张。该材料展现出对相对湿度、pH值和苯二胺的高灵敏度和选择性的荧光性能。实验结果表明，Eu-bpy@CF（铕-联吡啶@纤维素纤维）在检测这些环境参数时具有快速响应和优异的可重复性。

研究背景：
1. 在环境监测和食品安全领域，对湿度、pH值和特定化学物质的快速、灵敏检测需求日益增长，但现有检测方法存在操作复杂、成本高昂等问题。
2. 已有研究通过金属-有机框架（MOFs）和荧光传感材料进行检测，但这些材料往往缺乏多功能性和环境稳定性。
3. 作者在现有研究基础上，提出了一种基于纤维素纤维的柔性Ln-MOFs纸张，该材料不仅具有优异的荧光性能，还具备对多种环境参数的响应能力，且制备方法简单、成本低廉。

实验部分：
1. Eu-bpy@CF的合成：
   - 将Eu(NO3)3·6H2O、H2bpydc和2-氟苯甲酸在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和乙醇的混合溶液中反应，生成Eu-bpy。
   - 将Eu-bpy分散在乙醇中，加入到纤维素纤维溶液中，经搅拌、过滤、洗涤和干燥得到Eu-bpy@CF。
2. 酸-碱响应实验：
   - 将Eu-bpy@CF交替暴露于盐酸蒸气和氨水蒸气中，记录荧光光谱变化。
3. 相对湿度感测实验：
   - 将Eu-bpy@CF置于不同相对湿度环境中，通过饱和盐溶液控制湿度，记录荧光光谱变化。
4. 苯二胺（PPD）检测应用实验：
   - 将Eu-bpy@CF置于不同浓度的PPD溶液中，记录荧光强度变化，评估对PPD的检测能力。

分析测试：
1. X射线粉末衍射（XRD）：
   - Eu-bpy@CF的XRD模式与模拟模式一致，表明成功构建并保持了稳定的晶体结构。
2. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）：
   - FTIR光谱显示了纤维素、Eu-bpy和Eu-bpy@CF的特征吸收峰，证实了材料的成功合成。
3. 扫描电子显微镜（SEM）：
   - SEM图像显示Eu-bpy均匀分散在纤维素纤维表面，形成纳米尺度的复合材料。
4. 热重分析（TGA）：
   - Eu-bpy@CF的热稳定性数据表明其在实际环境应用中的适用性。
5. 荧光光谱测试：
   - Eu-bpy@CF在不同pH值和相对湿度条件下的荧光特性，以及对PPD的荧光响应，揭示了其作为传感器的潜力。
6. XPS分析：
   - XPS分析确认了Eu-bpy@CF中元素的化学状态和相互作用。

总结：
本文成功合成了一种基于纤维素纤维的多功能柔性Ln-MOFs纸张，该材料对湿度、pH值和苯二胺具有高灵敏度和选择性的荧光响应。通过实验验证了其快速响应性、优异的可重复性和稳定性。此外，该材料的制备方法简单、成本低廉，为环境监测和化学传感领域提供了一种新型的检测工具。

展望：
本文的研究成果为多功能传感材料的开发提供了新的思路。未来的研究可以在以下几个方面进行扩展：
1. 对Eu-bpy@CF的长期稳定性和实际应用中的耐用性进行进一步研究。
2. 探索该材料在更广泛的环境监测和食品安全检测中的应用。
3. 研究通过改变纤维素纤维的表面化学或结构，进一步提高传感器的性能。
4. 开发基于该材料的便携式检测设备，以实现现场快速检测。

Muti-Responsive Flexible Ln-MOFs Paper Based on Cellulose Fibers for Sensing Humidity, pH and Phenylenediamine
文章作者：Kunyang Liu, Hongfei Jia, Ran Fang, Lizi Yang
DOI：10.1002/ejic.202400158
文章链接：https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejic.202400158

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