科研人員研制出新型金屬有機框架復合納米纖維傳感器

近期，中國科學院合肥物質科學研究院在新型金屬有機框架（MOF）復合納米纖維傳感器的設計、制備，及痕量水高靈敏實時檢測方面取得進展。

精準測量痕量水是環境監測的關鍵環節。發展高靈敏、快速響應的水分傳感器，對提升技術水平、保障質量安全、節約能源資源具有重要作用。但是，在ppb級極低濃度下，水分子信號微弱，且其強極性與吸附性導致水分傳感器響應與恢復速度緩慢，難以滿足工業應用的快速、實時檢測的應用需求。

研究通過一步水熱合成策略，制備出具有內在雙色熒光特性的MIL-101-NH₂金屬有機框架材料，避免了環境和其他有機溶劑的干擾，還可以觀察到痕量水引發的熒光顏色變化，并實現了可視化檢測。研究發現，將鑭系金屬離子和BDC-NH₂作為前驅體材料引入MOFs結構中，鑭系金屬離子的特征紅熒光可以通過天線效應得到增強。配體—水結構利于激發態下從給體單元到受體單元的分子內電荷轉移，削弱天線效應，呈現出配體的藍色熒光。因此，所制備的熒光傳感體系展現出較低的檢測限。在此基礎上，研究將該MOF材料與羧甲基纖維素相結合，通過原位生長方式，構筑了高性能MOFs@纖維素納米纖維膜傳感器。該傳感器在水分檢測中表現出高靈敏度、可視化熒光檢測與快速響應能力。研究同時融入了深度學習算法，提升了檢測的準確度與靈敏度，為智能傳感系統的優化提供了新思路。

上述研究為開發具有可調光學特性的功能化納米纖維傳感器，提供了可靠、經濟、環保的新途徑，在環境監測、防偽技術與智能穿戴設備等領域，展現出應用潛力。

相關研究成果發表在《化學工程雜志》（Chemical Engineering Journal）上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃等的支持。

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