Лантаноиды-биосодержащие пористые координационные полимеры (Ln-BCPs) проявляют уникальные преимущества в области адсорбции и детекции ионов тяжелых металлов благодаря высоко регулируемой пористой структуре, богатству функциональных групп и уникальным фотофизическим свойствам. В данном исследовании посредством постсинтетической модификации в каркас набора координационного полимера на основе тербия введена L-аспарагиновая кислота (L-Asp), что позволило создать новый материал Tb-Asp-CP с высокой селективной адсорбцией и высокой чувствительностью к Pb(Ⅱ), а также с помощью квантово-химических расчетов раскрыт механизм распознавания и связывания. Расчеты на основе теории функционала плотности (DFT) показали, что L-Asp в основном координирует Pb(Ⅱ) через кислород карбоксильных групп и азот аминогрупп, при этом электростатическое взаимодействие составляет 95,03%. Максимальная адсорбционная емкость Tb-Asp-CP по Pb(Ⅱ) составляет 478 мг/г, поведение адсорбции соответствует модели Ленгмюра однослойной адсорбции и кинетике псевдовторого порядка, что указывает на химическую реакцию на поверхности с одномолекулярной адсорбцией. Материал демонстрирует высокую селективность и повторно используемые свойства с коэффициентом селективности Pb(Ⅱ) от 3.03 до 32.54, и сохраняет 71.8% эффективности адсорбции после 5 циклов адсорбции-десорбции. Кроме того, Tb-Asp-CP обладает высокой чувствительностью обнаружения Pb(Ⅱ) с пределом обнаружения 3.19 μг/л и уровнем восстановления добавленных веществ в образцах овощей от 86.9% до 108%. Теоретическое моделирование дополнительно подтверждает, что Pb(Ⅱ) предпочтительно координируется с «богатой кислородом полостью», сформированной несколькими кислородами карбоксильных групп в Tb-Asp-CP, и при адсорбции Pb(Ⅱ) в этой полости возможна высокочувствительная детекция Pb(Ⅱ) за счет запуска фотоэлектронного переноса. Это исследование предоставляет новые идеи и теоретическую основу для разработки высокоэффективных материалов для адсорбции и детекции ионов тяжелых металлов.

пористые координационные полимеры;функционализация аминокислотами;ионы свинца;механизм адсорбции;детекция