란타넘계 생물기반 다공성 배위고분자(Ln-BCPs)는 고도로 조절 가능한 기공 구조, 풍부한 작용기 및 독특한 광화학적 특성으로 인해 중금属 이온 흡착 및 검출 분야에서 독특한 장점을 보입니다. 본 연구에서는 후합성 전략을 통해 테르븀 배위고분자 구조 내에 L-아스파르트산(L-Asp)을 도입하여 Pb(II)에 대해 높은 선택적 흡착과 고감도 검출이 가능한 신형 소재 Tb-Asp-CP를 구축하였으며, 양자화학 계산을 통해 인식 및 결합 메커니즘을 밝혔습니다. 밀도 범함수 이론(DFT) 계산 결과 L-Asp가 주로 카복실기 산소와 아미노기 질소를 통해 Pb(II)와 배위하며, 정전기적 작용 기여율이 95.03%에 달하는 것으로 나타났습니다. Tb-Asp-CP의 Pb(II)에 대한 포화 흡착 용량은 478 mg/g이며, 흡착 거동은 랑무어 단일층 모델 및 준2차 반응 속도 모델과 일치하여 계면 화학 반응에 의해 제어되는 단일 분자층 흡착임을 나타냅니다. 이 소재는 우수한 선택성과 재사용성을 보이며, Pb(II)에 대한 선택계수는 3.03~32.54 범위이고 5회의 흡착-탈착 반복 후에도 71.8%의 흡착 효율을 유지합니다. 또한 Tb-Asp-CP는 Pb(II)에 대해 높은 검출 민감도를 가지며, 검출 한계는 3.19 μg/L, 채소 시료 내 표준 첨가 회수율은 86.9%~108%입니다. 이론적 시뮬레이션은 Pb(II)가 Tb-Asp-CP 내 여러 카복실기 산소로 구성된 '산소 풍부 공동체'와 다중 배위하는 것을 추가로 확인하였으며, Pb(II)가 해당 공동체에 흡착된 후 광유도 전자이동 과정을 촉발하여 Pb(II)에 대한 고감도 검출이 가능함을 제안합니다. 본 연구는 고성능 중금속 이온 흡착 및 검출 소재 개발에 새로운 아이디어와 이론적 근거를 제공합니다.

다공성 배위고분자;아미노산 기능화;납 이온;흡착 메커니즘;검출