近日，“稀土超分子傳感材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)”項目已投入計劃并順利實施。該項目能夠有效推動稀土功能材料應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)，進一步拓展北方稀土產(chǎn)業(yè)鏈。

近一個世紀(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，有機物小分子、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，及時檢測發(fā)現(xiàn)并預(yù)防污染物向環(huán)境中擴散就成為當(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)筑實用化的熒光傳感器仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。

稀土離子獨特的電子層結(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，這些優(yōu)點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)分子進入，并因此導(dǎo)致它們與識別位點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熒光傳感不能有效對有機物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺進行探測的問題。

項目團隊前期在實驗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，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。

為了進一步檢測薄膜的一些化學(xué)特性，項目研發(fā)團隊還針對薄膜對各種不同濃度胺/NH3氣體的熒光響應(yīng)及檢測限進行了探究。

項目開展可以開發(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物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺，能及時預(yù)防污染物向環(huán)境中擴散，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。