[发明专利]一种发光金属有机框架材料在硝基芳烃类污染物检测中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种过渡金属有机框架在硝基芳烃类污染物检测中的应用。

技术背景

硝基芳烃如2，4，6-三硝基甲苯(TNT)、2，4-二硝基甲苯(DNT)等都是重要的爆炸物成分，严重影响社会稳定、国家安全，同时还具有生物毒性和潜在的致癌作用。因此爆炸物的检测问题已经引起各国的高度关注，很多国家投入了大量的资金进行科学领域的研究，目前的检测技术主要有体探测技术和微痕量探测技术。体探测技术存在着结构复杂、设备价格昂贵、体积庞大、灵敏度低等缺点。而微痕量探测技术中的荧光传感法具有(1)选择性好；(2)灵敏度高；(3)可制成小型仪器便于携带等优点而受到了广泛的关注。

MOFs作为荧光传感材料具有以下优势：(1)MOFs材料具有多孔性结构，其探测行为主要是在孔道或者孔洞中进行，是基于表面探测机理的探测材料所无法比拟的。(2)MOFs材料孔径的大小可以根据待测物质的性质来进行有效调节、可设计性强，所以具有较好的选择性。(3)MOFs材料可修饰性强，通过引入不同的功能性官能团，拓宽了MOFs材料的应用范围。(4)MOFs材料发光形式和发光机制多样，可以根据不同的需要合理选择检测方式。(5)MOFs材料可实现对待测物的微痕量检测，数量级可达到10^-4，保证了灵敏性。此外，MOFs材料还具有制备方法简单，条件温和，热化学稳定性好等优点。因此本发明中我们探究了以5-氨基间苯二甲酸作为有机配体与金属锌离子构筑的金属-有机框架材料在硝基芳烃类污染物检测中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于过渡金属离子的金属有机框架(MOFs)，研究了其在硝基芳烃类污染物检测中的应用，该金属有机框架(MOFs)做为荧光传感材料可以快速、简便、灵敏地实现对微痕量硝基芳烃污染物的检测。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明采用溶剂热法制备了5-氨基间苯二甲酸(L)和过渡金属锌盐形成的过渡金属有机框架，其具体制备过程为：

将Zn(NO₃)₂·6H₂O、L配体、DMF和水的混合溶液置于聚四氟乙烯内胆中，在85℃下恒温反应120小时，然后自然冷却至室温，过滤，所得产物用DMF洗涤，室温干燥，得到块状晶体。配体L、Zn(NO₃)₂·6H₂O、DMF和H₂O的物质量之比为1∶1∶1.04∶4.44。

采用以上方法制备了一种过渡金属有机框架。

本发明的过渡金属有机配合物对硝基芳烃类化合物如对氯硝基苯、对硝基苯胺、对硝基甲苯和间硝基甲苯等具有荧光传感性能。当硝基芳烃类物质存在时，由于被分析物吸供电子的能力不同或者与MOFs材料相互作用强弱的不同，就会引起MOFs材料荧光信号等发生变化，因此可以实现对硝基芳烃类污染物的检测。

本发明的发光金属有机框架材料快速检测硝基芳烃类有机污染物的方法为，以对氯硝基苯的检测为例进行说明：首先测定对氯硝基苯不存在时传感材料的荧光强度F0，然后加入梯度物质的量的对氯硝基苯，测定对氯硝基苯存在时传感材料的荧光强度F，绘制出荧光强度随被分析物的物质的量变化的标准工作曲线，见附图，当对氯硝基苯的量增大至0.20μmol时传感材料的荧光强度可淬灭77.51％。目前尚未见到有文献或者专利利用此配合物检测环境中对氯硝基苯。

同理对对硝基苯胺、对硝基甲苯、间硝基甲苯的检测效果见附图。

这充分说明了本发明所提供的荧光传感材料可用于痕量硝基芳烃类污染物检测。

本发明所提供的发光金属有机框架材料应用具有如下特点：

1.本发明所述的发光金属有机框架材料的制备方法简单、材料纯度高、稳定性好。

2.当被分析物对对氯硝基苯、对硝基苯胺、对硝基甲苯、间硝基甲苯与发光金属有机框架材料相互作用时，会引起发光材料荧光强度的变化，利用这种变化可以实现对对氯硝基苯、对硝基苯胺、对硝基甲苯和间硝基甲苯的检测。

3.合成的发光金属有机框架材料在硝基芳烃类化合物检测方面具有简便、灵敏、响应速度快等优点。

综上所述，本发明提供了一种通过过渡金属有机配合物的发光强度的变化来检测被分析物的一种方法，并且对不同的硝基芳烃化合物荧光强度表现出了不同的变化，因此，此材料在爆炸物和环境检测等方面具有潜在的应用前景。

附图说明

图1为所合成的过渡金属有机配合物的不对称单元图；