钍(Th),作为地壳中丰富的锕系元素,常与稀土元素共存于矿石中,其开采和加工过程中对环境构成放射性污染威胁。传统检测手段复杂且昂贵,难以满足实时快速检测需求。因此,亟需开发快速、便携的钍检测新方法。
西安交通大学林健教授团队研发出创新的荧光颜色可调镧系金属有机框架(Ln-MOFs)作为Th4+离子传感器。这些传感器通过独特的溶解-重结晶机制,实现了Th4+离子的实时可视化检测。通过调整Eu3+和Tb3+的掺杂比例,团队成功调控了传感器的荧光颜色,从绿色渐变至红色,展现出对Th4+的高灵敏度荧光变色响应。
研究揭示了Th4+作为更硬的路易斯酸,能促使Ln-MOFs溶解并重结晶为Th-MOF,导致荧光从金属发光转变为蓝色,这一发现巧妙利用了MOFs的不稳定性进行Th4+检测。
此外,团队还设计了便携式RGB光电读取装置,将MOFs的发光颜色转换为RGB值,通过Logistic模型建立了B/(R+G)比值与Th4+浓度的定量关系,实现了5分钟内快速且高选择性的Th4+检测。
这一基于软硬酸碱理论的创新荧光传感机制,不仅为放射性核素检测开辟了新路径,也为分离技术提供了启示。研究成果近日发表在国际权威期刊《德国应用化学》上,展现了西安交通大学在核科学与技术领域的领先实力。
(姚旺)