近日，农业农村部环境保护科研监测所环境危害因子风险评估创新团队在重金属离子Cd2+的快速传感检测方面取得重要进展，系统研究了兼具“吸附富集”和“光学传感”的双功能材料的合成机制，并首次合成了双功能PS@COFs整体材料，实现了Cd2+的吸附和检测，此研究为重金属快速检测技术的发展提供了新的思路。

重金属的快速检测是环境监测领域的前沿热点问题。兼具吸附富集和光学响应的双功能COFs在重金属快速检测方面有巨大的应用潜力。但目前有关双功能COFs材料的研究仍处于起步阶段。共价有机框架（COFs）具有多孔性、结晶性、以及易于功能化等优点，在作为金属离子的吸附剂及传感探针方面具有很大的前景。

本研究合成了两种羟基功能化的卟啉COFs（2,3-DhaTph和2,5-DhaTph），并对其进行了表征。基于其高孔隙率所具有的强吸附性以及丰富的酚羟基与Cd2+的化学配位以及卟啉分子对Cd2+的荧光响应，实现了对Cd2+高效吸附和特异性光学识别的双重功能。为了进一步简化Cd2+的去除操作，通过在多巴胺处理过的耐热聚氨酯海绵的孔壁上原位生长2,3-DhaTph或2,5-DhaTph来制备大块整体材料（PS@COFs）。与COFs相比，PS@COFs由于具有相互连接的大孔道和孔壁上均匀分布的COFs薄层，显示出更快的吸附动力学和更短的吸附平衡时间。PS@COFs具有操作简便、重复使用性好（≥6次）的特点，在实际应用中具有很大的潜力。而且将其用于实际样品中，重金属离子的快速吸附和检测，检出限可低至1.5µg/kg。本研究系首次报道双功能PS@COFs整体材料并将其用于重金属的吸附和检测，不仅为重金属快速检测技术的发展提供了新的思路，并进一步拓展了COFs材料在环境监测领域的应用。

图1 双功能COFs的合成机理及其对Cd2+的吸附传感机制

该成果以题为“Sponge-supported monolithic materials of porphyrin covalent organic frameworks for selective recognition, convenient removal and extraction of Cd2+”发表在Journal of Environmental Chemical Engineering。硕士研究生靳伟良为第一作者，农业农村部环境保护科研监测所姜红新副研究员和天津大学朱莉娜教授为共同通讯作者。该研究得到十四五重点研发子课题以及国家自然科学青年基金项目的资助。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343722005358