[发明专利]一种用于金属离子污染物检测的过渡金属-有机框架材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光金属有机框架在金属离子污染物检测中的应用。

技术背景

随着人类社会的发展，科学技术在给人们带来高品质生活的同时，也产生了一系列负面 因素，其中当属环境污染问题最为严重。有毒重金属如铜、铁、铅等，作为工业生产过程中 所排放的物质，由于大部分可以转化为可溶性阳离子而存在于水体、土壤当中，并通过食物 链等途径直接或间接被人体吸收，从而对人类健康和地球自然生态环境造成巨大的危害。现 有的检测技术如如原子光谱法、电化学分析法、X射线荧光光谱法等检测手段都存在检测仪 器价格昂贵，分析步骤繁琐冗长等缺点，不能满足现场快速检测的需要。因此，为了保护生 态环境和人类的健康，开发出高效、快速、准确的能够用于环境和生物检测的探测材料变得越 来越重要。

发光金属有机框架化合物，是一类孔隙率高、比表面积大、孔结构可控、化学性质稳定 和制备过程简单的新型多孔晶态发光材料。最近研究表明，该类材料在荧光传感检测方面具有 检测速度快、灵敏度高、选择性好等优点，成为新一代的理想发光传感材料。发光金属有机框 架材料作为新一代固态发光材料，其组成中的金属单元、有机配体单元以及客体分子等都可以 作为发光的来源，并且这些组成单元可选择的范围广，通过有机地组合不同的组分单元，可以 实现金属有机框架材料不同的发光性能。文献上有关用金属配合物来检测和识别金属离子污 染物的报道还很少。我们选择以苯环为中心，并引入多配位点的羧基基团和极性酰胺基团，使 配体不仅能以多种灵活的配位方式与金属离子键合形成多孔的发光金属有机框架材料，而且 可以通过利用酰胺基团与客体分子之间的相互作用引起金属有机框架材料的发光行为变化的 特性，实现对客体分子的选择性识别和检测。基于以上分析我们探究了以二-(3，5-二羧基苯基) 对苯二甲酰胺作为有机配体与金属锰离子构筑的发光金属有机配合物在金属离子污染物检测 中的应用。

发明内容

本发明的目的在于探究了一种发光金属有机框架在金属离子污染物检测中的应用，从而 为实现快速、简便、灵敏地检测环境中金属离子污染物提供了实验基础。

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二-(3，5-二羧基苯基)对苯二甲酰胺(H₄L)和MnSO₄形成的 发光金属有机配合物，其具体制备过程为：

将MnSO₄、H₄L配体、邻菲罗啉、DMF和水的混合物置于聚四氟乙烯内胆中，在85℃ 下恒温反应3天，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。

采用以上方法制备了一种发光金属有机框架。

本发明的发光金属有机框架对金属离子污染物，如Ag⁺，Na⁺，Ni²⁺，Co²⁺，Pb²⁺，Zn²⁺， Ba²⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Al³⁺，Cu²⁺和Fe³⁺等进行了荧光传感研究。

本发明的金属有机框架快速检测金属离子污染物的方法为，以Fe³⁺和Cu²⁺的检测为例：

制作荧光强度和物质的量的响应曲线：首先测定Fe³⁺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Fe³⁺，测定Fe³⁺存在时传感材料的荧光强度F，当Fe³⁺物质的量增 大到0.10μmol时，配合物的荧光强度淬灭了88.11％。目前尚未见有文献或者专利利用此配 合物检测环境中Fe³⁺。