[发明专利]用于重金属铅离子探测的金属-有机框架材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于重金属铅离子探测的金属‑有机框架材料，该材料具有长程有序的晶体结构，其化学式为[MnL_x(H₂O)_m]·(G)_n，其中L为同时含有苯羧酸基团和碳碳双键基团的有机配体，G表示与锰离子配位或存在于晶体孔道里面的溶剂分子，x＝0.1～1，m＝1～1.5,n＝0.01～0.05。该材料采用水热法制备得到，合成方法简单，原料易得，产率较高。制得的材料呈现配体的宽区间荧光发射，能够对溶液中的铅离子进行探测，其探测范围为10^‑4‑10^‑7mol/L，并且不受其他金属离子的干扰，具有灵敏度高、选择性强、稳定性好等特点，有望在重金属污染离子Pb²⁺的检测等方面得到应用。

技术领域

本发明涉及一种金属-有机框架材料及其制备方法，尤其是用于重金属离子Pb²⁺探测的金属-有机框架材料及其制备方法。

背景技术

重金属污染问题一直是世界各国关注的热点之一，对人体的健康与人类社会的发展都会产生重大的影响，作为造成水环境体系破坏的主要污染源之一的工业废水，其中最为严重的就是重金属废水的污染。重金属废水污染常常具有以下特点：1)毒性大，且具有长期的累积性和持续性；2)生物积累性，环境中的大多数生物体都会富集某些重金属元素，长期积累后过量的重金属将严重危害生物体的健康发展；3)永久性，重金属不像有机物那样能够被分解，一旦被吸收后，既不会被降解，也不会被消除，只能转移位置或者改变理化形态，将持久存在；4)致毒浓度低，一般只要存在微量浓度的重金属元素时，如几毫克每升的浓度范围内，就会发生毒性反应。而作为对人体危害较大的重金属元素之一的Pb，进入人体后极易融入血液中，阻止血液合成，导致人体贫血，出现眩晕、乏力、困倦、头痛、便秘等症状，尤其是出于生长发育阶段的儿童，对Pb的吸收量高于成年人，其智力发育与脑组织会将受到更大的影响，严重者可能导致终身残疾。此外，孕妇体内如果存在Pb，胎儿的发育将会受到严重的影响，出现胎儿畸形等后果。因此，重金属Pb的检测具有重要的意义。

目前常用的重金属检测主要包括电化学法、原子吸收法、电感耦合等离子质谱法、荧光光谱法等方法，其中荧光光谱法具有选择性好、灵敏度高等优势，成为目前应用最广泛的测试手段。

金属-有机框架材料是由金属离子和有机配体通过配位作用自组装形成的一种新型材料，具有特殊的拓扑结构、规则的内部排列、特定尺寸形状的孔道以及丰富而稳定的发光性能。发光金属-有机框架材料具有多个发光途径，包括无机金属离子、有机配体以及孔道中装载的客体分子或离子，其发光性能会受到化学环境、晶体结构、配位形式和客体分子与框架材料的相互作用等因素的影响。因此，相比于其他的发光材料，发光金属-有机框架材料具有的发光可调与发光形式多样的优势，在荧光离子探测、照明显示、药物装载及生物成像等领域具有重要的研究价值。

尽管目前使用发光金属-有机框架材料用于阳离子探测已经有许多研究，但用于Pb探测的报道仍旧比较少，主要研究集中于Pb的富集而非探测，对Pb探测的灵敏度均不高。因此，制备具有高灵敏性的用于重金属离子Pb²⁺探测的金属-有机框架材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备工艺简单、抗干扰性强、灵敏度高的可用于重金属离子Pb²⁺探测的金属-有机框架材料及其制备方法。

本发明的用于重金属离子Pb²⁺探测的金属-有机框架材料，具有长程有序的晶体结构，其化学式为[MnL_x(H₂O)_m]·(G)_n，其中L为同时含有苯羧酸基团和碳碳双键基团的有机配体，G表示与锰离子配位或存在于晶体孔道里面的溶剂分子，为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMA)或者N，N-二乙基甲酰胺(DEF)；x＝0.1～1，m＝1～1.5,n＝0.01～0.05。