Fluorescent Detection of Sulfite Ions（SO23 -） Based on Cerium-functionalized Metal-organic Framework UiO-66-（COOH）2

doi:10.7503/cjcu20250062

Abstract

Abstract:

A fluorescence strategy was constructed based on the metallic organic framework Ce-UIO-66-（COOH）₂ to detect SO $32$ ^-. Firstly， under solvothermal conditions， the Ce-UIO-66-（COOH）₂ was synthesized using homophthallic acid and Ce⁴⁺ as the organic ligand and central ion. The structure was characterized by X-ray diffraction（XRD）， infrared spectroscopy（IR）， X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）， scanning electron microscope（SEM） and energy dispersive spectroscopy（EDS）. Employing a reaction system using Ce-UIO-66-（COOH）₂， SO $32$ ^- and benzoic acid， under the catalysis of Ce-UiO-66-（COOH）₂， the SO $32$ ^- was conversed to sulfate radical SO $4 ·$ ^-， and then induced benzoic acid to transform into fluorescent molecule 2-hydroxybenzoic acid（salicylic acid）， which realizes the detection of SO $32$ ^-. The detection mechanism was confirmed by fluorescence spectrum and ESR. The influences of time， temperature， dosages of MOF and benzoic acid were explored. Under the optimal conditions， a linear detection range was obtained as 40—120 μmol/L， and the detection limit was 8.3 μmol/L. The method possesses the favourable anti-interference property for common inorganic anions. Meanwhile， it was applied to the determination of SO $32$ ^- in rainwater and tap water samples， the results are satisfactory.

Key words: UIO-66-（COOH）₂, Radical-mediated reaction, Sulfur dioxide（SO₂）, Sulfite

CLC Number:

O657.3

TrendMD:

GONG Wenpeng, ZHOU Linnan. Fluorescent Detection of Sulfite Ions（SO²₃^-） Based on Cerium-functionalized Metal-organic Framework UiO-66-（COOH）₂[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(7): 20250062.

Figures/Tables 11

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Sample	Binding energy/eV			Relative proportion
Sample	Ce⁴⁺		Ce³⁺	Ce⁴⁺	Ce³⁺
Ce⁃UiO⁃66⁃（COOH）₂	882.15	899.72	885.43	68.65%	31.35%
Ce⁃UiO⁃66⁃（COOH）₂	901.32	916.23	906.10	68.65%	31.35%
Ce⁃UiO⁃66（COOH）₂+SO₃^{2 -}	882.15	900.04	885.40	56.27%	43.73%
Ce⁃UiO⁃66（COOH）₂+SO₃^{2 -}	901.97	917.03	906.07	56.27%	43.73%

Sample	Binding energy/eV			Relative proportion
Sample	Ce⁴⁺		Ce³⁺	Ce⁴⁺	Ce³⁺
Ce⁃UiO⁃66⁃（COOH）₂	882.15	899.72	885.43	68.65%	31.35%
Ce⁃UiO⁃66⁃（COOH）₂	901.32	916.23	906.10	68.65%	31.35%
Ce⁃UiO⁃66（COOH）₂+SO₃^{2 -}	882.15	900.04	885.40	56.27%	43.73%
Ce⁃UiO⁃66（COOH）₂+SO₃^{2 -}	901.97	917.03	906.07	56.27%	43.73%

Material	Detection range/（μmol·L^-1）	Detection limit/（μmol·L^-1）	Reference
N⁃GQDs	4.0~200	1.4	［30］
Naphthofluorescein	0~300	1.7	［31］
Fluorescein	0~500	10	［32］
BODIPY⁃Le	0~2000	58	［33］
Au NCs	0~200	12	［34］
Ce⁃UiO⁃66⁃（COOH）₂	40~120	8.5	This work

Material	Detection range/（μmol·L^-1）	Detection limit/（μmol·L^-1）	Reference
N⁃GQDs	4.0~200	1.4	［30］
Naphthofluorescein	0~300	1.7	［31］
Fluorescein	0~500	10	［32］
BODIPY⁃Le	0~2000	58	［33］
Au NCs	0~200	12	［34］
Ce⁃UiO⁃66⁃（COOH）₂	40~120	8.5	This work

Sample	Spiked level/（μmol·L^-1）	Detected quantity/（μmol·L^-1）	Recovery（%）	RSD（%）
Rainwater	—	ND	—	1.4
	50	48.2	96.4	2.3
	100	96.3	96.3	1.7
	150	146.9	97.9	1.2
Tap water	—	ND	—	-
	50	47.6	95.2	4.5
	100	98.7	98.7	3.2
	150	148.2	98.8	2.8

Fluorescent Detection of Sulfite Ions（SO²₃^-） Based on Cerium-functionalized Metal-organic Framework UiO-66-（COOH）₂

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