[发明专利]一种具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有荧光识别性能的钴基金属‑有机框架，其化学式为C₅₄H₃₄Co₃N₁₈O₁₄S₃。本发明还提供其制备方法，将六水合硝酸钴、4,7‑二(1H‑咪唑‑1‑基)‑2,1,3‑苯并噻二唑、1,3,5‑均苯三甲酸、N,N‑二甲基乙酰胺和乙醇加入特氟龙高压反应釜中，超声使其混合均匀，然后加入蒸馏水，继续超声20分钟使其混合均匀；将上述混合物升温，反应72‑84小时后，降温得到橙红色条状晶体；收集晶体，并使用蒸馏水进行洗涤，干燥后可得到钴基金属‑有机框架。该制备方法基于苯并噻二唑基团的强吸电子能力以及1,3,5‑均苯三甲酸的强配位能力，为制备发光金属‑有机框架材料指明新的方向；该钴基金属‑有机框架可作为识别三价铁离子、铬离子和铝离子的荧光材料，在化学和材料学领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架及其制备方法，属于功能配合物材料制备领域。

背景技术

由于具有高孔隙率和大的比表面积等结构特性以及在环境保护与人类健康等方面的潜在应用，金属-有机框架(MOFs)受到化学和材料科学研究者们的广泛关注。

众所周知，铁元素和铬元素是生命体系中的重要元素，也是人体必需的微量元素。Fe³⁺在氧气吸收和代谢过程中承担着重要作用，然而，Fe³⁺过量或缺乏会引起内毒素血症或肝硬化等疾病。而铬元素在糖、蛋白质和核酸的代谢中起着至关重要的作用，Cr³⁺是葡萄糖耐量因子(GTF)的必要成分，缺乏会导致糖尿病和心血管疾病，且过量摄入会破坏细胞成分,引发癌症。与铁和铬元素不同，铝元素不是人体必需的微量元素，但人体摄入大量的铝离子，会引起中枢神经类的疾病，如：阿尔茨海默病，帕金森病和肌萎缩侧索硬化症等。

铁元素、铬元素和铝元素在人们的日常生活中有着广泛的应用，比如在工农业生产中，修建道路和桥梁、制造轮船、建造房屋和土建等均离不开钢铁构件，中国年产钢材4亿多吨、铸件3350万吨。而铬是金属中硬度最大的，并以优良的银白色金属光泽应用于电镀工业。含铬12％的钢称为“不锈钢”。可用于制造不锈钢、汽车零件、工具、磁带和录像带等。铝元素在地球上的含量位列第三，在铝箔、容器、造纸业、漂白剂、食品添加剂和铝基药物等方面有着广泛的应用。

随着工业化的不断发展，工业废渣和废液的不断排放，铁离子、铬离子和铝离子在土壤和水源中的含量逐渐增加，对环境和人类健康十分不利。世界卫生组织也规定了成人每天摄入铬元素含量为50-200微克，成年女性每天摄入铁元素含量为14-28毫克，成年男性每天摄入铁元素含量为5-9毫克，成人每天摄入的铝离子含量不超过4毫克。开发能够及时准确地监测污染物的技术十分重要。目前，探测金属离子的方法有原子吸收光谱(AAS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、中子活化分析、高压液相色谱法(HPLC)和荧光传感等。与其他探测技术相比，MOFs材料的荧光传感具有选择性高、灵敏度高、耗时少、成本低和易操作等优点，因此研究用于检测Fe³⁺、Cr³⁺和Al³⁺的多功能MOF荧光材料显得尤为重要。参见：[1]Zhan,Z.Y.；Liang,X.Y.；Zhang,X.L.；Jia,Y.J.；Hu,M.Dalton Trans.2019,48,1786-1794；[2]Yan,W.；Zhang,C.L.；Chen,S.G.；Han,L.J.；Zheng,H.G.ACS Appl.Mater.Interfaces2017,9,1629-1634。