[发明专利]一种具有高水稳定性的FMOF材料及其制备与对水中氟罗沙星的传感检测的应用

说明书

本发明属于金属有机框架材料领域，涉及一种具有高水稳定性的FMOF材料及其制备与对水中氟罗沙星的传感检测的应用。制备方法以镉盐和N,N′‑二(4‑羧基‑3,5‑二甲基苯基)‑1,4‑萘二甲酰胺(H₂L)配体为原料，按一定比例溶于有机溶剂中，采用溶剂热法合成FMOF材料。本发明制备工艺简单，材料水稳定性高；合成的FMOF材料在检测水中氟罗沙星方面表现出了快速、高灵敏性、高选择性等优点。

技术领域

本发明属于金属有机框架材料领域，具体涉及一种具有高水稳定性的FMOF材料的制备及其对水中氟罗沙星的荧光传感检测。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

氟罗沙星是第三代喹诺酮类抗生素，具有组织穿透力强、生物利用度高、消除半衰期长等特点，对多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有很强的杀灭作用，其药物原型大部分经肾脏代谢排泄到环境水体中。近年来，随着氟罗沙星在临床上的过度使用甚至是滥用，给部分环境水体带来了明显的污染，对生态环境和人类健康都将产生严重危害。因此，开展水中氟罗沙星的检测，对保护生态环境、维护人类健康具有重要意义。目前，高效液相色谱法、毛细管电泳法、伏安法和微生物法等多种现代分析测试技术，已被广泛应用于氟罗沙星的检测；但这些方法普遍存在耗时长、仪器昂贵、操作复杂等缺点。与上述方法相比，荧光传感检测法具有操作简便、灵敏度高、耗时短等优点，是一种理想的新型检测方法。

荧光传感检测法，主要是利用分析底物和荧光材料之间的相互作用引起荧光信号变化，从而达到检测的目的。因此，荧光传感检测法的关键在于制备具有优良荧光性能和客体选择性的新材料。FMOFs材料(Fluorescent Metal-Organic Frameworks)，又称荧光金属有机框架材料，是指由有机配体和金属通过配位键组装形成的新型多孔荧光材料。由于其具有良好的荧光性能、可调节的孔道结构、以及大的比表面积和良好的选择吸附能力等，被认为是最有前途的新型荧光传感材料之一。将FMOFs材料应用于检测水中的抗生素污染物，首先要解决的是该类材料的水稳定性问题。一般来说，在水溶液中，FMOFs材料的结构容易受到水分子的进攻，从而导致配体取代、结构坍塌和材料分解。

发明内容

为了克服上述问题，本发明利用溶剂热法合成一种具有高水稳定性的FMOF材料，并将其应用于检测水中的氟罗沙星。该材料的制备工艺简单，水稳定性高；在检测水中氟罗沙星方面表现出了快速、高灵敏性、高选择性等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种用于荧光检测氟罗沙星的、具有高水稳定性的FMOF材料，化学通式为[CdL]_n，H₂L为有机配体N,N′-二(4-羧基-3,5-二甲基苯基)-1,4-萘二甲酰胺；

n为大于零的自然数。

为了提高FMOFs材料的水稳定性，本发明经过系统的研究和长期实验摸索发现：选用N,N′-二(4-羧基-3,5-二甲基苯基)-1,4-萘二甲酰胺(H₂L)作为有机配体。通过在该配体的羧基两侧引入了疏水的甲基基团，使配体的羧基和金属配位后，在金属中心周围会形成一个疏水的区域，从而有效阻止水分子对金属-羧基氧键的破坏，大大提高FMOFs材料的水稳定性，同时，氟罗沙星是羧酸类化合物，本发明在配体中引入4个甲基，增加了空间位阻，可以阻止氟罗沙星羧酸基团的氧与金属Cd配位，避免破坏Cd-FMOF的结构，提高了稳定性。

基于以上考虑，本发明利用H₂L配体，在溶剂热条件下与镉离子组装，成功制备了一例具有高水稳定性的FMOF材料，并实现了其对水中抗生素氟罗沙星的选择性传感检测。