近日，我院郑轩副教授在在环境惰性污染物全氟/多氟烷基物质（PFAS）的现场快速筛查领域取得重要进展，该成果以“Fluorine-Driven Polychromatic Colorimetric Screening of PFAS via Iodide-Mediated Gold Nanorod Etching on a Dual-Ligand Cu-MOF: A “No Aggregation, Low Inhibition” Sensing Paradigm”为题发表于国际分析化学权威期刊《Analytical Chemistry》（中科院1区TOP期刊）。

PFAS因其极高的化学稳定性和环境持久性，被广泛视为一类极具威胁的新污染物。然而，传统PFAS检测高度依赖昂贵的大型质谱仪器；而现有比色传感方法多为单色信号（肉眼分辨率低），难以实现现场高灵敏筛查。碘离子介导的金纳米棒（Au NR）刻蚀系统虽可以实现多色比色传感，但依赖外源氧化剂（如H2O2）或酶促反应，不适合PFAS此类化学惰性污染物。有鉴于此，该工作受经典碘滴定法测铜离子浓度启发，在理论预计算的指导下，通过溶剂热策略合成了一种双配体铜基金属有机框架（Cu-BTC/TFBDC），并与碘离子介导的Au NR刻蚀系统相结合，首次构建了一种无氧化剂、无酶驱动的多色比色传感平台，实现了对PFAS的高效可视化筛查（图1）。在该设计中，MOF骨架实现了内源性Cu²⁺氧化位点与氟化识别配体（TFBDC）的耦合。

图1. Cu-BTC/TFBDC合成过程以及其在多色比色传感中应用示意图

第一性原理计算（DFT）及多维度实验证实，PFAS分子能够通过独特的氟-氟（F-F）相互作用，在Cu-BTC/TFBDC表面发生强烈的表面自聚集。这种致密的疏水聚集层有效封闭了MOF内部Cu²⁺活性位点，阻断了碘离子的氧化过程，进而抑制了Au NR的纵向刻蚀（图2）。此机制不同于经典吸附-抑制机制，赋予了该传感平台优异的类特异性能力。研究团队在前期工作基础（Anal. Chem. 2025, 97, 6347-6358；Microchimica Acta 2025, 192, 134）上，正式将其定义为“无聚集，低抑制”机制。得益于内源性氧化与特异性聚集的协同效应，该多色传感平台对PFAS具有较宽的检测范围（0.1-30 mM）和较低的检测限（13.1 nM），其性能优于目前大多数荧光及比色类PFAS传感器。此外，结合智能手机的色调（Hue）提取分析，由该平台集成的便携式检测方案成功实现了实际水体中PFAS浓度的快速定量评估。该工作不仅示范了一种具有普适性的无氧化剂刻蚀传感构建策略，还为设计针对化学惰性污染物的下一代多色智能传感器提供了新的机理框架与设计范式。

图2. “无聚集，低抑制”机制示意图

闽南师范大学为该工作唯一完成单位，我院2023级硕士研究生梁晋焕与2022级硕士研究生杨奶荣为论文共同第一作者，我院2024级本科生陈昱璇为第三作者，郑轩副教授为第一通讯作者，汪庆祥教授、侯彦君老师为论文共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金 (21275127)，福建省自然科学基金 (2024J01807, 2025J01973)，漳州市自然科学基金 (ZZ2024J40)，福建省中青年教师教育科研项目 (No. JAT231051)资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.6c00033

（图/文：郑轩）