化学家合成最小的纳米粒子来检测水中的重金属离子

圣彼得堡大学、天狼星科技大学和圣彼得堡学术大学的科学家们合成了最小的纳米级金属有机骨架来检测水中的重金属离子。实验的结果和结果以及晶体特性的描述发表在Nanomaterials 上。

金属有机聚合物或金属有机框架 (MOF) 是由通过有机分子(即有机连接体)互连的金属离子组成的晶体。不同浓度的金属离子和有机连接体可用于合成具有不同结构和性质的材料。MOF 广泛用于设计电化学传感器，作为化学工业中的反应催化剂或推进剂添加剂。

一些 MOF 是发光 MOF。它们发出由紫外线、电磁场或其他干扰引起的光。发光 MOF 被积极用作 LED 组件和发光温度计。此外，它们还用于诊断癌症。发光 MOF 也用作污染物的发光传感器。

圣彼得堡大学的化学家通过超声波辅助湿化学法合成了最小的纳米级晶体。它们是通过使用超声波辅助湿化学法缓慢混合对苯二甲酸钠和氯化铕水溶液合成的，以多晶固体的形式沉淀。超声波确保了更好的溶液混合，减缓了颗粒的生长，防止了微粒的聚集，并导致了单个微粒的形成。

科学家们合成了各种大小的粒子。平均粒径可以等于 8 nm 至数百微米。今天，报道的对苯二甲酸铕(III)四水合物(Eu 2 bdc 3 ·4H 2 O)金属有机骨架纳米粒子是最小的纳米级稀土基MOF晶体。

“我们没想到试剂浓度的两倍降低会导致几个数量级的尺寸减小。据推测，这种影响可能是由于铕-对苯二甲酸酯 1:1 络合物。这可以加速颗粒的生长过程。更早一些，科学家们可以合成等于 40 nm 甚至更大的纳米级对苯二甲酸颗粒。我们设法合成了五倍小的粒子，“该研究负责人，圣彼得堡激光化学系副教授说大学和化学博士 Andrey Mereshchenko。

所开发的合成纳米粒子的方法可以对纳米技术和配位化学做出积极贡献。通过使用这种方法，我们可以从其他 MOF 合成纳米粒子。实验还报道了重金属离子的选择性发光猝灭。因此，合成的纳米粒子可以用作传感器来检测水中的重金属离子。

“这一发现有可能开发出有效的传感器来监测饮用水中的重金属离子。我们的发光 MOF 显示出对重金属离子的检测限显着降低。这将确保更准确地测量水中的污染物，即使浓度很低，”该文章的合著者、圣彼得堡大学化学系学生维克多·诺索夫说。

报道的纳米粒子也可以用作发光传感器来检测水中的Cu 2+、Cr 3+和Fe 3+离子。水中这些金属的存在对人类和动物构成威胁。重金属在体内积累会影响人体新陈代谢，导致神经系统疾病、血管疾病和消化系统疾病。化学家计划继续研究并开发一种快速测试，以检测饮用水和废物中的重金属离子。

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