第七届青年地学论坛

氟是常见的水体污染物，过量摄入会导致氟中毒，损害人体的骨骼和牙齿，还可能使人体肾脏受损和甲状腺激素紊乱（Ayoob等，2006）。由于严重的毒副作用，世界卫生组织规定饮用水中的氟离子浓度不得超过1.5 mg/L。因此，研究准确、快速、高灵敏度的水体氟离子分析检测方法对人类健康和环境监测具有重要意义。荧光检测法是一种新兴的化学物质检测技术，具有灵敏度高、检测实时、操作简便等优点，近年来引起了环境分析领域的广泛关注。
本论文制备了一种锆基卟啉结构的发光金属有机骨架材料（LMOFs）——PCN-222，将这种新型荧光探针用于检测水体中的氟离子。PCN-222骨架中的金属锆可与氟离子强配位，引起自身的荧光猝灭，从而实现对氟离子的选择性识别。
实验结果显示，该探针呈立方体型结构，比表面积极高（2080 m²g^-1），在紫外光照射下显示出红光发射，并且具有出色的水稳定性和荧光稳定性。由于PCN-222具有开放和均匀的孔隙结构，允许氟离子快速扩散并与锆位点相互作用，因此PCN-222对氟离子具有极快的荧光响应速度（<10秒）。
随着氟离子浓度的升高，PCN-222的荧光逐渐被猝灭，并且荧光猝灭率与氟离子浓度在1–20 μmol/L的范围内显示出良好的线性关系。得益于孔道对氟离子的富集效应，PCN-222具有极高的氟离子检测灵敏度，其检出限仅为56 nmol。此外，相比水中其他的常见离子，PCN-222对氟离子具有更好的选择性。最后，该探针在检测实际环境水体中的氟离子时也示了良好的回收率和精密度，具有较好的应用潜能。这些结果证实了该荧光探针检测方法在水体中氟离子的适用性以及LMOFs在传感领域的巨大应用潜力。

荧光传感器；发光金属有机框架；氟离子；超灵敏检测