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稀土掺杂硅酸钠镁锂无配体荧光水凝胶用于稀土离子检测OA

Rare-Earth-Doped Laponite Ligand-Free Fluorescent Hydrogels for Rare-Earth Ion Detection

中文摘要英文摘要

新型稀土掺杂硅酸钠镁锂(Laponite,LP)基无配体水凝胶LP-Tb-Eu(Tb3+和Eu3+掺杂的LP)在Sm3+、Ho3+检测方面展现出良好的应用潜力.光谱分析表明,LP-Tb中Tb3+的最强发射峰位于 544 nm,对应5 D4→7 F5 跃迁;LP-Eu中Eu3+的最强发射峰位于 615 nm,对应于5 D0→7 F2 跃迁;进一步对LP-Tb-Eu的分析证实了Tb3+→Eu3+的能量传递.在水凝胶LP-Tb-Eu中引入Sm3+(LP-Tb-Eu@Sm3+)或Ho3+(LP-Tb-Eu@Ho3+)后,Tb3+的荧光寿命发生变化,证实了Tb3+→Sm3+和Tb3+→Ho3+的能量传递.Tb3+与Eu3+的强度比(I544/I615)与Sm3+、Ho3+浓度呈良好线性关系,可用于定量检测两种离子.其中,对Sm3+浓度的检出限低至0.82 μmol·L-1,对Ho3+浓度的检出限低至 2.94 μmol·L-1.此外,在添加微量Sm3+、Ho3+后,LP-Tb-Eu的发射强度和发射光色会发生显著变化,且具有很强的抗干扰性.因此,LP-Tb-Eu可作为一种高效、可视化荧光传感材料,用于检测Sm3+、Ho3+.

A novel ligand-free hydrogel based on rare-earth-doped Laponite(LP),designated as LP-Tb-Eu(LP doped with Tb3+and Eu3+),exhibits promising application potential in the detec-tion of Sm3+and Ho3+.Spectral analysis reveals that the strongest emission peak of Tb3+in LP-Tb is located at 544 nm,corresponding to the 5 D4→7 F5 transition,while that of Eu3+in LP-Eu is located at 615 nm,corresponding to the 5 D0→7 F2 transition.Further analysis of LP-Tb-Eu confirms the en-ergy transfer from Tb3+to Eu3+.After introducing Sm3+(LP-Tb-Eu@Sm3+)or Ho3+(LP-Tb-Eu@Ho3+)into the LP-Tb-Eu hydrogel,the fluorescence lifetime of Tb3+is altered,confirming the energy transfer from Tb3+to Sm3+and Tb3+to Ho3+.The intensity ratio of Tb3+to Eu3+(I544/I615)shows a good linear relationship with the concentrations of Sm3+and Ho3+,enabling quantitative detection of both ions.The detection limit for Sm3+concentration is as low as 0.82 μmol·L-1,while that for Ho3+is as low as 2.94 μmol·L-1.Additionally,trace additions of Sm3+or Ho3+induce significant changes in the emission intensity and color of LP-Tb-Eu,accompanied by a strong anti-interference capability.Therefore,LP-Tb-Eu serves as an efficient,visual fluorescent sensing material for Sm3+and Ho3+detection.

罗锦珂;张亚楠;周爽;林林;王哲哲;冯卓宏;郑志强

福建师范大学物理与能源学院,福建省量子调控与新能源材料重点实验室,福建省先进高场超导材料协同创新中心,福建 福州 350117福建师范大学物理与能源学院,福建省量子调控与新能源材料重点实验室,福建省先进高场超导材料协同创新中心,福建 福州 350117福建师范大学物理与能源学院,福建省量子调控与新能源材料重点实验室,福建省先进高场超导材料协同创新中心,福建 福州 350117福建师范大学物理与能源学院,福建省量子调控与新能源材料重点实验室,福建省先进高场超导材料协同创新中心,福建 福州 350117福建师范大学物理与能源学院,福建省量子调控与新能源材料重点实验室,福建省先进高场超导材料协同创新中心,福建 福州 350117福建师范大学物理与能源学院,福建省量子调控与新能源材料重点实验室,福建省先进高场超导材料协同创新中心,福建 福州 350117福建师范大学物理与能源学院,福建省量子调控与新能源材料重点实验室,福建省先进高场超导材料协同创新中心,福建 福州 350117

数理科学

荧光水凝胶稀土元素发光无配体离子检测

fluorescent hydrogelrare-earth elementsluminescenceligand-freeion detection

《福建师范大学学报(自然科学版)》 2026 (1)

39-47,9

国家自然科学基金面上项目(12074068)福建省自然科学基金项目(2020J01190、2020J01194、2021J01183)福建省高校产学研联合创新项目(2023H6031)

10.12046/j.issn.1000-5277.2025040028

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