Exfoliation of a Coordination Polymer Based on a Linear π-Conjugated Ligand into an Ultrathin Nanosheet for Glyphosate Sensing.
Inorg Chem · 2024 · 63:2977-2986 · PMID 38279918 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 노출과 잔류 > 물 잔류 · 사람
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농약의 대규모 소비와 환경 및 인간 건강에 대한 잠재적 위협으로 인해, 농약 감지 재료의 개발이 최근 몇 년간 상당한 관심을 받아왔다. 본 연구에서는 용매열 조건 하에서 $\text{[Cd(H}_2\text{O)}_2\text{(L)]}\cdot\text{DMF}$라는 화학식을 갖는 새로운 $\text{Cd(II)}$ 기반 배위 고분자($\text{CP}$) ($\text{Cd-1}$, $\text{DMF} = \text{N,N-dimethylformamide}$, $\text{H}_2\text{L} = 4,4'-[(2,5-\text{dimethoxy}-1,4-\text{phenylene})\text{di-}2,1-\text{ethenediyl}]\text{bis-benzoic acid}$)를 합성하였다. 구조 분석 결과, 중심 $\text{Cd}^{2+}$ 양이온과 리간드 $\text{L}^{2-}$ 간의 배위가 2차원($\text{2D}$) 네트워크를 형성하였고, 이는 비공유 수소 결합에 의해 추가적으로 조립되어 3차원($\text{3D}$) 초분자 골격을 이루었다. 이소프로필 알코올에서 초음파 처리함으로써 $\text{Cd-1}$을 박리하여 두께가 $1.8 \text{ nm}$ 미만인 초박형 $\text{CP}$ 기반 $\text{2D}$ 나노시트 ($\text{Cd-1-NS}$)를 얻었다. 제조된 $\text{Cd-1-NS}$는 벌크 물질과 비교하여 형광 발광 특성이 향상되었으며, 소변 중 글리포세이트($\text{Glyph}$)에 대해 높은 선택성, 민감도, 간섭 방지능, 빠른 반응 속도 및 우수한 재활용성을 갖춘 턴-오프 효과를 통해 뛰어난 감지 성능을 나타냈다. $\text{Cd-1-NS}$의 $\text{Glyph}$ 검출 한계($\text{LOD}$)는 $0-2.4 \mu\text{M}$의 저농도 범위에서 $41 \text{ nM}$ ($7 \text{ ppb}$)로 낮았다. 또한, $\text{Cd-1-NS}$는 호수 물, 수돗물, 배추 및 수박 껍질을 포함한 실제 시료에서 $\text{Glyph}$ 검출에 대한 우수한 실용성과 신뢰성을 보였으며, 채소 및 과일 표면의 $\text{Glyph}$ 잔류물을 신속하게 시각화하여 감지하는 것이 가능하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Owing to the large-scale consumption of pesticides and their potential threats to the environment and human health, the development of sensing materials for pesticides has attracted considerable attention in recent years. In this work, a novel Cd(II)-based coordination polymer (CP) with the formula [Cd(H2O)2(L)]·DMF (Cd-1, DMF = N,N-dimethylformamide, H2L = 4,4'-[(2,5-dimethoxy-1,4-phenylene)di-2,1-ethenediyl]bis-benzoic acid) was synthesized under solvothermal conditions. Structural analysis revealed that coordination between central Cd2+ cations and the ligand L2- formed two-dimensional (2D) networks, which were further assembled by noncovalent hydrogen bonds into a three-dimensional (3D) supramolecular framework. Through ultrasonic treatment in isopropyl alcohol, Cd-1 was exfoliated to afford an ultrathin CP-based 2D nanosheet (Cd-1-NS) with a thickness of less than 1.8 nm. Compared to the bulk materials, the prepared Cd-1-NS exhibited enhanced fluorescence emission properties and superior sensing performance toward glyphosate (Glyph) in water with high selectivity, sensitivity, anti-interference, fast response, and good recyclability via the turn-off effect. The limit of detection (LOD) of Cd-1-NS for Glyph was as low as 41 nM (7 ppb) in the low-concentration range of 0-2.4 μM. In addition, the Cd-1-NS also showed excellent practicability and reliability for the detection of Glyph in real samples, including lake water, tap water, cabbage, and watermelon skin, and could realize the rapid visualized sensing of Glyph residues on the surfaces of vegetables and fruits.| 저자 | Guo, Q.; Zhang, X.; Kang, Y.; Ni, Y. |
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| 저널 | Inorganic chemistry |
| 권·호·쪽 | 63(6), 2977-2986 |
| PMID | 38279918 |
| DOI | 10.1021/acs.inorgchem.3c03652 |