[发明专利]一种用于水中铀酰离子检测的发光金属有机骨架材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于水中铀酰离子检测的发光金属有机骨架材料及其制备方法，即在水热或者溶剂热条件下，通过助剂和pH调节剂辅助进行铽金属离子和有机配体的分子自组装，合成一种发光铽金属有机骨架材料。发明的铽金属有机框架具有强的绿色荧光，其491、545、585和621nm发射峰强度随着水溶液中铀酰离子浓度的增加而逐渐降低，而338nm处的发射峰强度则随着水溶液中铀酰离子的浓度增加而逐渐增强，进而可以实现对铀酰离子的快速、简便和高选择性检测。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种用于水中铀酰离子检测的发光金属有机骨架材料及其制备方法。

背景技术

随着核电、军事、医疗等领域快速发展，对铀及含铀制品的需求日益增加。铀矿开采加工和含铀材料使用过程中产生的含铀废弃物不但会对土壤和水资源环境造成污染，也会严重影响人类健康和其它生命体。铀酰离子(UO₂²⁺)是铀在水溶液中的主要存在形式，对其检测研究一直吸引着人们的极大关注。原子吸收光谱法、X-射线荧光分析法、电感耦合等离子体光谱法、表面增强拉曼光谱法、阴极溶出伏安法等多种技术被用于铀酰离子检测，这些方法大多仪器昂贵、样品处理和操作过程复杂且较难实现移动测试，因此迫切需要开发简便、快速检测水中痕量铀酰离子的新方法。

中国专利(CN104964942A)利用固定在磁珠上DNAzyme作为识别探针、辣根过氧化酶催化氧化产生的颜色变化作为信号、纳米金作为信号放大工具检测水中铀酰离子；中国专利(CN102541945A)结合DNAzyme的高效特异性和目标催化发卡组装的放大技术，对铀酰离子进行检测；最近，文献(S.Güney,et.al.,Sensors and Actuators B,2016,231,45–53)报道了基于聚合物溶胶凝胶改性碳糊电极的电化学传感器用于检测铀酰离子；也有文献(R.K.Dutta et.al.，Anal.Chem.,2016,88,9071-9078)利用胺修饰的CdS量子点作为探针实现铀酰离子检测。与报道多种方法比较，荧光传感法具有选择性好、灵敏度高和便于携带等优点而展现出广阔的应用前景，但目前仍缺少高选择性检测铀酰离子的发光材料。金属有机框架是以金属离子或者金属簇为节点，通过有机配体连接而成的三维骨架材料，其含有的有机配体、金属离子和客体分子都可以作为发光中心而赋予材料优异的发光性能。当发光金属有机框架与被分析物发生相互作用时，其荧光会发生猝灭、增强或者发射峰位变化，进而实现对被分析物的检测。目前还鲜见用于铀酰离子检测的金属有机框架材料的报道。

本发明提供一种用于水中铀酰离子检测的发光铽金属有机骨架材料及其制备方法，即利用有机配体敏化稀土铽金属离子的特征绿色发光，在水溶液中通过铀酰离子与金属有机骨架的相互作用使其发光猝灭，实现对铀酰离子的选择性识别和可视化检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于水中铀酰离子检测的发光金属有机骨架材料的制备方法，并将其用于水溶液中铀酰离子的荧光传感检测；其制备过程简单、材料热稳定性好，可以实现快速、高选择性地检测水溶液中铀酰离子。

本发明的技术方案：

一种用于水中铀酰离子检测的发光金属有机骨架材料及其制备方法，步骤如下：

将助剂加入反应溶剂中，在搅拌条件下再依次加入金属铽盐和有机配体，混合搅拌10～40分钟，并使用pH调节剂调整混合溶液的pH为7.0～10.0，之后将混合溶液在120～180℃温度下晶化48～96h，自然冷却至室温，过滤、使用乙醇或者水洗涤、干燥得到铽金属有机框架，其元素组成为TbC₃₀NO₈H₂₄，晶体结构见附图。其中，金属铽盐的浓度为0.05～1mmol/L；金属铽盐和有机配体的摩尔比为1：2～6：助剂和反应溶剂的体积比为1：2～12。

所述的助剂为N,N'-二甲基甲酰胺。

所述的有机配体为4,4'-联苯二甲酸。