中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘倩等在金属有机骨架材料（MOFs）的质谱表征与监测技术方面取得进展，相关成果以“Probing the stability of metal-organic frameworks by structure-responsive mass spectrometry imaging”为题，2024年2月6日在线发表于Chemical Science（DOI: 10.1039/D4SC00021H）。
MOFs材料在不同环境中的结构不稳定性严重阻碍了其广泛应用，特别是在水相和高湿度环境。虽然目前已经提出了许多方法来提高MOFs的稳定性，但仍然缺乏表征和检测MOFs结构完整性的技术。鉴于此，课题组开发了一种新型的质谱表征技术——结构响应质谱（structure-responsive mass spectrometry，SRMS）技术来探测MOFs的稳定性。以CuBTC为例，研究发现完整的CuBTC在激光解吸/电离质谱中可以产生有机配体和碳簇阴离子的特征峰。但是当CuBTC结构被破坏时，这些峰发生了显著变化，说明质谱产生的特征峰能够随CuBTC的结构变化而改变，从而实现MOFs结构稳定性的免标记检测。
图1 CuBTC在水相中的稳定性表征
此外，SRMS可以在成像模式下进行，从而对MOFs的降解过程进行可视化并揭示MOFs稳定性的空间差异，并通过选取多种铜基和非铜基的MOFs材料对该方法进行了验证。与其他传统的表征技术相比，SRMS成像技术可以提供材料降解的分子信息，灵敏度更高，并且可以用于不同环境中（如水相、高湿度空气、CO2气氛等）时空分辨的稳定性表征。该技术为MOFs及其他材料在各种复杂环境和应用过程中的稳定性检测提供了有效的工具，从而有助于更好的环境敏感新材料的设计和应用。
图2 SRMS成像技术表征MOFs稳定性的空间差异
该论文的第一作者为博士后林悦（现在福州大学化学院工作），通讯作者为刘倩。该工作得到了国家自然科学基金杰青、面上、青年基金等项目的支持。
相关论文链接： https://doi.org/10.1039/D4SC00021H
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