近日，内蒙古自治区科技厅公布了2020年科研项目评审结果。稀土超分子传感材料产业技术发展中国北方稀土(集团)高科技有限公司(以下简称北方稀土)被列为内蒙古重点科技攻关项目。该项目负责人、包头稀土研究院高级工程师李景亚表示，该项目已经规划并成功实施。该项目可有效推动稀土功能材料应用技术的研发，进一步拓展中国北方稀土产业链。目前，在现有的污染物检测方法中，基于荧光的化学检测与其他复杂设备相比，具有信噪比高、操作简单、成本低、结果可靠等优点。项目负责人、包头稀土研究院高级工程师李景亚认为，荧光传感器因其灵敏度高、选择性好等优点，已成为传感器领域的主要研究对象之一，但寻找合适的材料构建实用的荧光传感器仍面临诸多挑战。据黑龙江大学李洪峰教授介绍，稀土离子具有独特的电子层结构，稀土配合物具有荧光量子产率高、斯托克斯位移大、发射带窄、荧光寿命长等优点。这些优点可以有效地克服来自检测系统的背景荧光，提高检测的灵敏度和准确度。但是，要同时兼顾材料的渗透性、器件的制造和优异的性能是非常具有挑战性的，所以稀土基配合物作为污染物检测传感器的开发较少。特别值得注意的是，传感性能的成功实现要求材料具有一定的孔隙率。然而，稀土离子的大配位数往往导致形成致密的聚集体。虽然稀土有机框架具有多孔和清晰的通道，但通道中的溶剂分子通常会阻碍目标分子进入通道，导致其与识别位点的相互作用受到限制。然而，溶剂分子的去除通常会导致框架的坍塌，从而更难形成薄膜。本项目将分子笼的空间选择性和渗透性与稀土离子特殊的光谱特性相结合，研发了一种新型的稀土超分子材料，并将其制成薄膜，用于有机小分子、重金属离子和挥发性胺的检测。本项目制备的稀土超分子薄膜可以弥补荧光传感不能不能有效地检测有机小分子、重金属离子和挥发性胺。据悉，该项目已经规划并成功实施。项目组前期以三苯胺为平面配体，以稀土铕离子为顶点，构建了一种具有空腔结构的稀土四面体笼状超分子材料。该稀土超分子材料具有良好的溶解性，可以通过旋涂制备成薄膜。为了进一步检测薄膜的某些化学特性，该项目研发了一种新的化学传感器。d团队还探索了薄膜对不同浓度的各种胺/NH3气体的荧光响应和检测限。将不同浓度的NH3、丙胺、二丙胺、三丙胺、苄胺、苯乙胺和苯胺蒸气引入装有稀土超分子膜的测试皿中，让稀土超分子膜与胺/NH3蒸气充分反应，然后测量荧光强度随胺/NH3浓度的变化曲线。然后，研究了稀土超分子膜的荧光强度增长率与各种胺的浓度之间的关系。发现如果检测能量的荧光强度的变化率为0.1%作为优良光学检测器的检测标准，胺的检测极限为微克。所谓检测限，是指在给定的可靠度内，通过一定的分析方法，样品中被检测物质的最小浓度或最小量。这个微克检测极限远低于大多数胺类物质荧光检测器，也远低于美国Occup规定的允许暴露极限

李景亚认为，该项目的发展可以开发出一种新型的稀土超分子传感材料。基于该材料制成的薄膜可用于检测废水和废气中的有机小分子、重金属离子和挥发性胺，并能及时阻止污染物扩散到环境中。该技术应用操作简单，结果可靠，对提高稀土产品附加值具有重要意义。

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