JACS：协同结合效应MOF材料实现pH变化荧光、质子传输

纳米技术

2021-06-03

积极协同结合效应（Positive cooperative binding）是一种非常重要的生物学现象，在设计高敏感响应型分子/材料中具有非常重要的意义，人们发现MOF在气体分离过程中展示了积极协同分离吸附现象，但是这种积极协同效应在具有感受性的MOF材料中经常被忽略，有鉴于此，华东师范大学高恩庆等首次展示了MOF材料的积极协同质子化现象，以及其pH-荧光响应、质子传输应用。

本文要点：

（1）

通过Zr-O簇、联吡啶四羧酸链接分子构建MOF，这种MOF表现了较好的抗水解性能、非常独特的pH响应效应（表现两个突变性荧光打开/关闭转变）。这种突变的荧光变化非常灵敏，对较小的pH波动变化过程表现非常敏感，这种变化现象产生的原因是吡啶位点的质子化，导致Hill系数达到1.6。

这种协同双重荧光响应效应，导致可见的颜色转变，具体通过质子化过程中导致(n, π*)、(π, π*)发射变化。(π, π*)荧光通过供电子作用的阴离子通过光致电子转移、基态电子转移导致荧光消除。

（2）

通过这种协同质子化，MOF的质子导电性在较低的pH条件中实现突然增强现象，增强达到两个数量级；但是当酸的浓度过高，过多的阴离子反而影响了质子传输，因此导电性在过高酸浓度条件中反而降低。本文结果为MOF材料中实现协同作用提供经验和指导，为发展响应型荧光MOF材料提供机会。

参考文献

Shuai-Liang Yang, Gen Li, Meng-Yue Guo, Wan-Shan Liu, Ran Bu, and En-Qing Gao*, Positive Cooperative Protonation of a Metal–Organic Framework: pH-Responsive Fluorescence and Proton Conduction, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c03432

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c03432