本文介绍了一项关于便携式Eu-MOF负载纸基探针与智能手机集成用于水介质中Cr2O7^2−可视化和现场检测的研究。该研究由Beibei Zhao、Xinfang Liu、Zheng Cheng、Xu Liu、Xiaoyu Zhang和Xun Feng共同完成，分别来自洛阳师范学院化学与化工学院、河南科技大学食品与生物工程学院。该研究于2024年6月21日在线发表在《Talanta》期刊上，文章编号为126462。
随着全球工业的快速发展，工业废水的排放量急剧增加，其中常含有高毒性的重金属离子，如重铬酸根离子（Cr2O7^2−）。Cr2O7^2−广泛存在于印染、皮革鞣制和印刷等工业废水中，并被国际癌症研究机构（IARC）列为I类致癌物。因此，开发一种简便、快速且灵敏的Cr2O7^2−检测方法至关重要。目前，常用的检测方法包括原子吸收光谱法、电化学法、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和荧光分析法等。其中，荧光分析法因其快速、可视化和操作简便等优点而备受关注。然而，传统的荧光分析方法通常需要大型实验室仪器，不适合现场检测。因此，开发一种便携、低成本且可视化的Cr2O7^2−检测方法具有重要意义。
本研究旨在开发一种基于Eu-MOF（铕金属有机框架）的荧光探针，命名为Eu-TDCA，用于水介质中Cr2O7^2−的检测。该探针通过荧光猝灭效应实现对Cr2O7^2−的灵敏检测，并进一步开发了一种与智能手机颜色识别应用集成的便携式纸基探针，用于实际水样中Cr2O7^2−的可视化和定量检测。此外，研究还设计了一种逻辑门装置，简化了检测过程，为智能在线检测提供了新思路。
Eu-TDCA的合成
通过将Eu(NO3)3·6H2O和2,5-噻吩二羧酸（H2TDCA）在溶剂中混合，经过超声分散、加热反应和冷却后，得到白色粉末状的Eu-TDCA。通过红外光谱（IR）、X射线衍射（PXRD）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对Eu-TDCA的结构进行了表征，确认了其成功合成。
Cr2O7^2−的荧光检测
将Eu-TDCA粉末超声分散于超纯水中形成稳定的探针悬浮液，通过荧光光谱仪记录其荧光光谱。通过荧光滴定实验，研究了不同浓度Cr2O7^2−对探针荧光强度的影响，并计算了检测限（LOD）和线性范围。结果表明，探针对Cr2O7^2−的检测具有高灵敏度（LOD为5.1 μg/L）和宽线性范围（0–85和85–230 mg/L）。
Cr2O7^2−的可视化检测
将滤纸条浸入Eu-TDCA悬浮液中制备荧光试纸，通过智能手机拍摄荧光图像，并使用“颜色分析器”应用提取RGB值，建立标准曲线进行定量分析。实验表明，纸基探针与液体探针具有相当的检测灵敏度，且具有便携、成本低和操作简便的优势。
实际水样中的Cr2O7^2−检测
从当地月光湖和洛河采集水样，经过离心和过滤处理后，加入不同浓度的Cr2O7^2−溶液进行加标回收实验。结果表明，纸基探针在实际水样中的回收率为99.72%–103.75%，验证了其在实际应用中的可靠性和实用性。
逻辑门装置的设计
基于智能手机集成的纸基探针，设计了一种“一对一”逻辑门装置，用于Cr2O7^2−的半定量检测。该装置通过输入Cr2O7^2−浓度和输出归一化的R/G值，实现了对Cr2O7^2−浓度的智能识别。
Eu-TDCA的表征
通过SEM、PXRD、FT-IR和XPS等手段，确认了Eu-TDCA的成功合成及其结构特征。Eu-TDCA具有均匀的块状结构，粒径范围为0.8–2.3 μm，适合在水溶液中分散。
荧光性能
Eu-TDCA悬浮液在345 nm激发下，发射出红色荧光，荧光峰位于616 nm，适合用于荧光探针。探针在pH 3–8范围内表现出良好的荧光稳定性，且结构稳定。
Cr2O7^2−的检测性能
Eu-TDCA探针对Cr2O7^2−的检测具有高灵敏度（LOD为5.1 μg/L）、宽线性范围（0–85和85–230 mg/L）和快速响应时间（2分钟）。探针对Cr2O7^2−表现出优异的选择性和抗干扰能力。
纸基探针的实际应用
纸基探针在实际水样中的检测结果与液体探针相当，回收率为99.72%–103.75%，验证了其在实际应用中的可靠性。
逻辑门装置
设计的逻辑门装置能够通过归一化的R/G值对Cr2O7^2−浓度进行半定量检测，为智能在线检测提供了新思路。
本研究成功开发了一种基于Eu-TDCA的荧光探针，用于水介质中Cr2O7^2−的灵敏检测。通过与智能手机集成的纸基探针，实现了Cr2O7^2−的可视化和定量检测，具有便携、成本低和操作简便的优势。逻辑门装置的设计为智能在线检测提供了新方向。该检测平台不仅满足了水介质中目标分析物的检测需求，还为智能在线检测平台的构建提供了新思路。
该研究为Cr2O7^2−的快速、灵敏和可视化检测提供了新的解决方案，具有重要的科学和应用价值。