[发明专利]一种镧系配位聚合物纳米材料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种镧系配位聚合物纳米材料的制备方法及其应用。该方法通过镧系离子和均苯四甲酸中的羧基氧原子在高温条件下灵活配位获得镧系配位聚合物荧光探针，制备过程简单，原材料廉价易得，产物光学性能优异。荧光测试研究表明，Tb/PMA探针溶液在275nm激发波长下，Tb³⁺543nm荧光强度变化率与Fe³⁺的浓度呈线性关系，可用于Fe³⁺的灵敏检测。

技术领域

本发明涉及镧系配位聚合物的制备方法及其应用，属于光学传感技术领域。

背景技术

配位聚合物(CPs)是一种通过配体键将金属离子或团簇与有机配体连接而形成的分子材料，其结构多样、性能优良。其中镧系配位聚合物由于具有良好的孔隙率和独特的光学性能，如热稳定性好、荧光效率高、发射峰尖而窄、荧光寿命长、斯托克位移大等优点，在传感技术领域有良好的应用前景。到目前为止，各种镧系配位聚合物已被广泛应用于金属离子、阴离子、小分子、芳香族化合物的识别。然而，大部分镧系配位聚合物制备过程复杂、耗时，或使用不溶性和有毒的有机分子作为桥连配体，水溶液中稳定性差，这些都限制了其在环境和生物系统中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镧系配位聚合物纳米材料的制备方法及其应用。该方法具有简单、绿色、高效的特点，制备的镧系配位聚合物纳米材料可以作为荧光探针用于Fe³⁺的快速和灵敏检测。

发明人发现，均苯四甲酸(PMA)具有四个对称的羧基组和π共轭结构，在紫外区有很强的吸收，其羧基氧原子与镧系离子Tb³⁺配位，通过“天线效应”将能量有效传递给Tb³⁺，形成具有孔隙的Tb/PMA纳米发光材料。天线效应是指：当镧系离子与具有高吸光系数的有机配体键合形成镧系配位聚合物时，由于有机配体在紫外区常常有较大的吸收，并通过有效的分子内传能过程可以将其激发态的能量传递给镧系离子的发射能级，从而极大地提高镧系土离子的特征发射。因此，发明人经过研究，总结出以下技术方案。

一种镧系配位聚合物纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)向硝酸铽(Tb(NO₃)₃)的水溶液中加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，再缓慢加入均苯四甲酸的DMF溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液密封在反应釜中，在温度为140～180℃下反应一段时间；

(3)从步骤(2)反应后的液体中分离出固态物质，得到镧系配位聚合物纳米材料。

优选的，步骤(1)所述的硝酸铽的水溶液的浓度为20mM，所述的均苯四甲酸的DMF溶液浓度为40mM。

优选的，步骤(1)所述的缓慢加入是以滴加的方式加入。

优选的，步骤(2)所述的反应釜为聚四氟乙烯内衬高压釜。

优选的，步骤(2)所述的温度为160℃，所述的反应时间为3小时。

优选的，步骤(3)所述的分离出固态物质是以离心的方式分离出固态物质，离心转速为10000rpm(转数/分钟)，离心时间为10min。

进一步地，步骤(1)所述的硝酸铽的水溶液可以替换为硝酸铕的水溶液。

进一步地，步骤(1)所述的N,N-二甲基甲酰胺可以替换为乙醇。