Лантаноидные биобазированные пористые координационные полимеры (Ln-BCPs) демонстрируют уникальные преимущества в области адсорбции и детекции ионов тяжелых металлов благодаря своей высоко настраиваемой пористой структуре, богатству функциональных групп и уникальным фотохимическим свойствам. В данном исследовании с использованием постсинтетической стратегии в каркас тербий-содержащего координационного полимера 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 выявлен механизм связывания и распознавания. Расчеты с использованием теории функционала плотности (DFT) показали, что L-Asp в основном координируется с Pb(Ⅱ) через карбоксильные кислород и аминогрупповой азот, при этом вклад электростатического взаимодействия достигает 95,03%. Максимальная адсорбционная емкость Tb-Asp-CP для Pb(Ⅱ) составляет 478 мг/г, поведение адсорбции соответствует модели однослойного Лэнгмюра и кинетическому модели псевдовторого порядка, что указывает на адсорбцию на границе фаз, управляемую химической реакцией. Материал демонстрирует превосходную селективность и возможность повторного использования, коэффициент селективности к Pb(Ⅱ) варьируется от 3,03 до 32,54, при этом после 5 циклов адсорбция-десорбция сохраняется эффективность в 71,8%. Tb-Asp-CP также обладает высокой чувствительностью к детекции Pb(Ⅱ) с пределом обнаружения 3,19 мкг/л, а восстановление по добавлению в образцы овощей составляет 86,9%–108%. Теоретическое моделирование дополнительно подтверждает, что Pb(Ⅱ) преимущественно координируется с «богатой кислородом полостью» из нескольких карбоксильных кислородов в Tb-Asp-CP, и после адсорбции Pb(Ⅱ) в эту полость, возможно, происходит фотенный электронный перенос, обеспечивающий высокочувствительное обнаружение Pb(Ⅱ). Исследование предоставляет новые идеи и теоретическую основу для разработки высокоэффективных материалов для адсорбции и детекции ионов тяжелых металлов.

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