1引言

近年来，配位聚合物因具备可修饰性和多功能性等物理化学特性，备受关注。这类材料由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键结合形成，结构呈现周期性和高度有序的特点^[1]。其中，镧系金属配位聚合物因独特的发光和磁学性能，在光学材料、荧光传感、电子器件及药物输送等领域展现出良好的应用潜力^[2]。镧系元素离子的4fⁿ（n=0-14）电子被外层5s²5p⁶电子层屏蔽，对周围化学环境变化不敏感，其多样的电子能级赋予了材料独特的电学、磁学和光学特性^[3]。通过调整配体结构和金属离子种类，可进一步优化材料的发光效率和稳定性，以适应不同应用场景的需求。与此同时，随着社会对食品安全和环境监测的关注度提升，开发高效便捷的检测方法成为研究重点。

2镧系金属的发光特性

镧系金属有独特的电子结构和光学特性，在发光材料领域优势明显。它们丰富的4f电子能级能发出多种波长的荧光，特别是f-f跃迁产生的荧光，带宽窄、斯托克斯位移大，能让光学分辨能力得到提升^[4]。另外，镧系金属荧光寿命较长，能达到毫秒级，这有助于减少背景干扰，提高信噪比和检测精度^[5]。

镧系金属发光性能的好坏，会受到配体结构、配位环境以及外界条件的影响。通过引入恰当的有机配体，能够调整配位数和空间构型，进而控制其发光效率和发光波长。形成配位聚合物，有助于提升镧系金属的发光性能，减少因猝灭或聚集造成的荧光减弱。另外，对能量传递过程进行调控，也能实现对镧系金属发光性能的精准调节，满足不同应用场景的需求。

3镧系金属发光配位聚合物的合成与表征

3.1合成方法与条件优化

镧系金属发光配位聚合物一般通过金属离子和有机配体间的配位反应来合成，其结构与发光性能受合成条件影响很大。金属有机配位聚合物的合成方法，最开始使用溶剂扩散和挥发法，后来逐步发展出声化学法、电化学法、水热／溶剂热法、微波辅助法等^[6]。申兰兰课题组^[3]研究发现，调节金属盐和配体的摩尔比例、溶剂种类以及反应温度等参数，能够有效合成出目标产物。用水热法或溶剂热法合成，能提高产物的结晶度，得到结构均匀、发光性能好的材料。反应时间要控制得当，时间过长或过短都可能使晶体不完整或结构受损，所以要根据反应体系优化条件，以保证得到高质量产物。

在材料合成时，配体种类和金属离子类型会显著影响材料的发光性能。申豪爽课题组^[7]研究发现，加入特定的有机配体，像2,6-二羟基吡啶（DHP）或者邻菲啰啉（o-phen），能有效提升镧系金属的荧光强度，这主要是因为这些配体能够有效地将激发能量传递给镧系金属离子，从而提高整体的发光效率。镧系离子有不同的价态，比如Tb³⁺、Eu³⁺、Sm³⁺，它们的发光特性各不相同，所以要根据实际应用需求来合理选择。欧恺得课题组^[8]提到，为提升材料的生物相容性和稳定性，通常会采用表面修饰或包覆的方法，改善材料的分散性和适用性。

刘伟课题组^[9]研究发现，在优化合成条件时，反应体系的pH值以及添加剂的使用，对配位聚合物的形貌和发光性能有着显著影响。通过调节溶液的酸碱度，可以促进配位反应的进行，进而提高产物的结晶度和发光效率。而使用表面活性剂或改变溶剂种类，则能够调控晶体的生长方向，得到具有特定形貌的纳米或微米级结构。这些优化手段不仅提高了材料的可重复性和可控性，还为后续的功能化改造提供了有力支持。因此，要制备高性能的镧系发光配位聚合物，优化合成条件是关键，这需要结合实验和理论进行系统研究。

3.2表征手段与性能分析

镧系金属发光配位聚合物的表征通常采用多种方法：X-射线单晶衍射能给出分子结构的具体信息；粉末X-射线衍射(PXRD)可检测材料的结晶程度和相纯度；红外光谱(FTIR)有助于判断配位模式以及材料中残留的官能团；热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)能够评估材料的热稳定性，这对材料在实际应用中的耐久性评估很有帮助。

在性能评估中，光致发光特性是衡量镧系金属发光配位聚合物（Ln-CPs）性能的重要指标。利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱，可以分析其发射与激发波长及相应的强度。研究发现，部分Ln-CPs在特定波长下发光效率较高,这主要归因于其能量传递机制^[10]。此外，电致化学发光（ECL）技术也被应用于评估这类材料，结果显示其具有较高的灵敏度和选择性^[11]。这些表征手段不仅揭示了材料的微观结构特征，还为其在光学传感、生物成像等领域的应用提供了理论依据。

除了传统方法，人们还引入了X射线光电子能谱(XPS)、核磁共振(NMR)等先进技术，能更深入地分析材料的表面成分和分子运动情况^[12]。把这些技术结合起来，有助于全面弄清楚镧系金属发光配位聚合物的结构和性能之间的关系。比如，Ratiometric荧光传感技术能实现高精度的环境检测，给智能材料的开发带来新想法。所以，科学合理的表征方法对于揭示这类材料的发光机制和挖掘其应用潜力非常重要。

4镧系金属发光配位聚合物的应用前景

镧系金属发光配位聚合物（Ln-CPs）电子能级多样，荧光寿命长，在可见光或近红外区发光性能良好，可用于高灵敏度光学传感和成像^[13]。

Ln-CPs的发光性能容易受环境干扰，不过可以通过调整配体结构或添加功能基团来优化。比如，设计具有多个发射峰的比率型探针，能提高检测的准确性和抗干扰能力^[14]。Ln-CPs已广泛应用于荧光标记、光致发光器件和智能响应材料等领域。通过调控其结晶度和组成，可以精确控制发光颜色和强度，从而扩大其在显示、生物成像和光电子器件中的应用范围^[15]。此外，Ln-CPs具有良好的热和化学稳定性，适合在高温或恶劣环境中使用。研究还发现，Ln-CPs在光催化和能量转换方面也具有潜力。

目前，镧系金属发光配位聚合物（Ln-CPs）在生物传感和医学成像领域展现出很大的应用潜力。这类材料荧光寿命长，能有效减少生物背景的干扰，适合用来构建高灵敏度的荧光探针。通过调整其结构和组成，Ln-CPs可以实现对酶活性、pH值、金属离子和代谢物等的特异性检测，特别是采用比率荧光技术后，检测的准确性得到了提升。在医学成像方面，Ln-CPs的发射波长可控且生物相容性好，可用于细胞或组织的实时成像，还能与药物载体结合，实现诊疗一体化，为疾病的诊断和治疗提供了新方法。此外，其结构的可调性也为开发新型生物成像材料提供了理论依据和技术途径。

5总结与展望

本综述先阐述了镧系金属的发光特点，接着探讨了配位聚合物的结构怎样影响其发光性能。之后，对金属配合物的合成方法进行了归纳，并指出优化合成条件对于镧系金属配合物合成的重要性。最后，从光学材料、生物传感、医学成像等角度，说明了这类材料的实际应用意义。虽然近年来镧系配位聚合物（Ln-CPs）在材料科学和化学领域取得了实质性的进展，但仍存在合成条件严苛、成本高、规模化生产困难等问题。未来需要改进合成方法、降低成本，并探索有效的设计策略，以促进其广泛应用。

参考文献

[1]石香香.基于对称四羧酸配体构筑的镧系配位聚合物的合成、表征及性质研究[D].吉林大学,2019.
[2]李传提.多羧酸/三联吡啶磺酸镧系配位聚合物的合成、结构及性质研究[D].西北大学,2017.

[3]申兰兰.镧系配位聚合物的合成、结构和发光性质研究[D].吉林大学,2017.

[4]张瑶瑶.镧系金属配位聚合物的制备及其在生物标志物中的应用研究[D].郑州大学，2021.

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[9]刘伟,用于铀酰离子识别检测的镧系MOFs发光传感器研究.甘肃省,兰州大学,2023-06-01.
[10]WangJ ,DongJ ,CuiM , et al.High Quantum Yields and Energy Transfer Efficiency of Lanthanide‐Based Coordination Polymers as Luminescent Thermometer in Low Temperature Range[J].Applied Organometallic Chemistry,2024,39(2):e7810-e7810.

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[14]安喜楠.基于镧系配位聚合物构筑的比率型荧光传感器及其对抗生素的检测[D].郑州大学，2022.
[15]Blais C ,Chang A ,Ngom F , et al.Crystalline Phase Induction Strategy for the Design of Luminescent Lanthanide Coordination Polymers: Toward Plastic Waste Recycling.[J].Inorganic chemistry,2025.

作者简介：

卢艳超（2002.8-）,女，汉族，籍贯：辽宁沈阳人，沈阳师范大学化学化工学院，2023级在读生，本科，专业：能源化学工程，研究方向：化学

贾斯乔（2005.2-）,女，汉族，籍贯：辽宁鞍山人，沈阳师范大学化学化工学院，2023级在读生，本科，专业：化学师范，研究方向：化学