[发明专利]荧光纳米有机多孔材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光纳米有机多孔材料的制备方法、通过该方法制备的荧光纳米有机多孔材料以及该荧光纳米有机多孔材料的应用。

背景技术

有机多孔材料在催化、气体储存、分子分离方面的应用前景，引起了化学工作者的极大兴趣。传统的多孔材料包括无机晶体结构(如沸石)以及无定形的网状结构(如二氧化硅、活性炭)。近年来，有机多孔材料的合成取得了较快的发展，如金属-有机框架材料、共价有机框架材料、共轭微孔聚合物材料的合成成为热点。金属-有机框架材料具有柔软质轻、空间结构多样性、比表面积大、储氢能力强等优点。共价有机框架材料是由有机小分子按照一定的空间取向聚合形成的具有稳定晶型的多孔聚合物。与无机多孔材料相比，共价有机框架的优势为结构全部由轻元素组成，对空气、有机溶剂稳定，且孔隙可调。与金属-有机框架材料、共价有机框架材料相比，共轭微孔聚合物材料只是由碳碳键、碳氢键构成，所以化学稳定更好。尽管共轭微孔聚合物材料结构是无定形的，但是可以通过改变刚性的连接分子来调控聚合物孔径的尺寸和比表面积的大小。

四苯乙烯在化学、物理方面的一些卓越的性质使其成为研究热点。对于大多数有机发光材料而言，它们只在游离状态具有优异的发光性能，在形成聚集态的过程中，由于堆积作用会诱发非辐射能量转移而呈现发光猝灭的特性，极大限制了有机发光材料的应用范围。但少数不具共平面结构的芳香化合物如四苯乙烯，在游离状态不具有或具有较弱的发光性能，却会因聚集使分子内构象扭曲以及分子间聚集状态的共同作用，抑制非辐射能量的转移，使其具有优异的发光性能或荧光强度得到增强，即产生聚集诱导发光或发光增强的现象。这类化合物在化学或生物传感器、新型光学材料等方面具有重要的应用前景。一方面四苯乙烯具有丰富的电子，其激发态可为研究能量转移提供良好的模式。另一方面，四苯乙烯大的π电子云可以用于各种有机光电材料、光控开关和荧光探针。

发明内容

本发明为了克服现有技术中合成的有机多孔材料不能用于荧光检测的缺点，提供一种能够用于荧光检测的荧光纳米有机多孔材料的制备方法、通过该方法制备的荧光纳米有机多孔材料以及该荧光纳米有机多孔材料的应用。

本发明提供一种荧光纳米有机多孔材料的制备方法，该方法包括：在铃木-宫浦反应的条件下，在惰性气氛中，在含钯催化剂、碱金属碳酸盐水溶液和有机溶剂存在下，使有机分子建筑块和连接分子接触；所述有机分子建筑块含有四(4-溴苯基)乙烯，所述连接分子为对苯二硼酸、间苯二硼酸和邻苯二硼酸中的一种或多种。

本发明还提供一种通过上述方法制备的荧光纳米有机多孔材料。

本发明还提供上述荧光纳米有机多孔材料在荧光检测中的应用。

通过本发明的制备方法获得的多孔材料的孔隙大小均在纳米尺度，其孔结构是通过共价键连接构筑形成的，因此孔结构相对较稳定。而且，在本发明的制备方法中可以通过加入不同种类的刚性分子在较大范围内调节材料的孔隙度。

通过本发明的制备方法获得的多孔材料具有大的π共轭体系、丰富的电子，使得本发明的多孔材料在检测二氧化硫、二氧化氮等具有吸电子性质的化合物方面具有广阔的应用前景。

通过本发明的制备方法获得的多孔材料具有一定的BET比表面积，而且具有荧光性质，使得本发明的多孔材料可用于催化、气体储存、分子分离、有机光电材料、光控开关、荧光探针、化学或生物传感器、新型光学材料等方面。

附图说明

图1为四(4-溴苯基)乙烯的核磁共振氢谱图。

图2、图3、图4分别为P-1、P-2、P-3的核磁共振碳谱图。

图5为P-1、P-2、P-3的氮气吸附脱附等温曲线图。

图6的(a)和(b)为P-3的扫描电子显微镜照片。

图7为P-3的透射电子显微镜照片。

图8为P-1、P-2、P-3的荧光发射图。

图9为P-3对苦味酸的荧光检测。

具体实施方式

一种荧光纳米有机多孔材料的制备方法，该方法包括：在铃木-宫浦反应的条件下，在惰性气氛中，在含钯催化剂、碱金属碳酸盐水溶液和有机溶剂存在下，使有机分子建筑块和连接分子接触；所述有机分子建筑块含有四(4-溴苯基)乙烯，所述连接分子为对苯二硼酸、间苯二硼酸和邻苯二硼酸中的一种或多种。

在本发明的制备方法中，所述有机分子建筑块与所述连接分子的摩尔比为1∶1.5-2.5，考虑到使聚合反应所得到材料的性能最优化，所述有机分子建筑块与所述连接分子的摩尔比优选1∶2。