Hong-Xia Liang #; Wei-Hong Zhang #; Guo-Tong Du; Ruijuan Wen; Ya-Nan Ma; Haonan Peng; Dong-Xu Xue * ; Yu Fang. Precis. Chem., 2026, DOI: https://doi.org/10.1021/prechem.6c00085
乙烯作为石化工业的核心基础原料，工业裂解得到的 C₂混合气中混有乙烷、乙炔杂质。传统分离工艺依赖深冷精馏，能耗高，从乙炔/乙烷/乙烯三元体系中一步直接获得聚合级乙烯是化工分离领域的重大挑战。与此同时，神经性毒剂属于剧毒化学战剂，对公共安全与国家安全造成严重威胁，开发快速、灵敏、可现场实时检测神经性毒剂的传感材料具有重要现实意义。荧光传感凭借响应快、便携的优势，是痕量毒剂筛查极具潜力的技术手段。针对以上问题，本工作利用锯齿型二羧酸配体 4,4′‑联吡啶‑4,4′‑二羧酸（4,4′‑H₂BPyDC），以 2‑氟苯甲酸作为调节剂，溶剂热条件下构筑了一系列同构 fcu 拓扑稀土金属‑有机框架材料fcu‑4,4'‑BPyDC‑RE（RE = Yb、Y、Eu、Gd）。
气体分离测试表明，fcu‑4,4'‑BPyDC‑Yb/Y 对乙炔、乙烷吸附能力显著高于乙烯，可从乙炔‑乙烷‑乙烯三元混合气中同时脱除乙炔与乙烷，实现乙烯一步纯化。混合气体穿透实验、IAST 选择性计算以及巨正则蒙特卡洛（GCMC）模拟证实该材料的分离性能，材料吸附焓适中，可实现温和条件下再生，经过多次循环仍保持稳定分离效果。在传感方面，fcu‑4,4'‑BPyDC‑Eu 对神经毒剂模拟物氯磷酸二乙酯 (DCP) 表现出荧光开启响应；基于该材料制备的气相传感薄膜，响应时间仅 5 s，气相检测限低至 3.2 ppb，兼具高选择性与可逆循环使用能力。结合 PXRD、FT‑IR、XPS、核磁以及钆基同构 MOF 的磷光谱学表征证实传感机制：DCP 促使配体上吡啶氮发生质子化，调变配体三线态能级，优化配体与 Eu³⁺之间天线效应的能级匹配，抑制非辐射跃迁，最终产生荧光开启信号。
总之，该工作成功实现了基于锯齿型二羧酸配体的 fcu 型稀土 MOF 平台构建，将轻烃高效分离与高灵敏荧光毒剂检测集成于同一类异质同构材料体系，为多功能稀土 MOF 的结构设计与应用开发提供了新思路。
图 1 (a) fcu‑4,4′‑BPyDC‑Yb/Y 的结构组装与孔道构筑；(b)(c) 两种笼腔与三角形窗口孔径尺寸
图 2 fcu‑4,4'‑BPyDC‑Yb/Y 的氮气吸附、C₂烃吸附、IAST 选择性及混合气穿透测试结果
图 3 fcu‑4,4'‑BPyDC‑Eu 薄膜对 DCP 蒸气的气相传感性能
图 4 fcu‑4,4'‑BPyDC‑Eu 薄膜对 DCP蒸气的传感机理解析
第一作者：陕西师范大学硕士研究生梁红霞、张伟宏
通讯作者：陕西师范大学薛东旭教授
全文链接：https://doi.org/10.1021/prechem.6c00085
