[发明专利]双发光中心MOFs及其制备和在温度传感器上的应用

说明书

本发明提供一种双发光中心MOFs及其制备和在温度传感器上的应用。将本发明所制备的双发光中心MOFs及其复合材料(特别是呈薄膜形式的复合材料)应用于温度传感器时，与传统的温度传感器相比，本发明中的温度传感器是一种非接触式的，即不用与被测物体接触即可测量出温度，改变了现有温度传感器的接触式的测量模式。并且本发明中的温度传感器具有双发光中心，可以自行校正，受外界干扰较小，可以有效测定细胞内的温度及动态的变温器件。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种双发光中心的金属有机骨架材料(MOFs)及其制备和在温度传感器上的应用。

背景技术

温度是一个基本的物理参数，因此温度的准确测量在科学研究和技术发展等方面都是非常重要的。目前的温度传感器主要有以下几类：液体填充的玻璃温度计(如水银温度计)，双金属温度计，热电偶温度计，热敏电阻温度计。然而这些温度计都是接触式温度计。即在使用过程中，热探针必须与样品直接接触，两者须达到温度平衡。这种必须接触的要求导致这些温度计不能测量一些快速移动的样品以及一些尺寸比较小的样品的温度，如亚微米级样品的温度，以及细胞内的温度等。再者，热电偶及热敏电阻温度计不能在一些比较强的电磁场系统中测试温度。

由于上述传统的温度计存在一些不足，因此，新式的非接触式以及抗干扰的温度传感器的研发势在必行。目前，如红外温度光谱，热反射，拉曼散射及发光的光学方法已经被应用于温度计的研究中。其中，红外温度计是基于黑体辐射的原理，是被发明出来的第一种非接触式的温度传感器，被广泛应用于医药和工业领域中一些样品表面的温度分布测量。但这种温度计存在的缺点是，只能测试5-30微米尺寸的低辐射的样品；并且这种温度计也不能测量流体器件以及与电镜组合的样品，这是因为红外辐射会被水汽或者玻璃材料吸收，从而影响测量的准确性。热反射温度计是依据表面的发射系数工作的，这种温度计要求被测量的样品必须有一个光学的表面或界面。拉曼散射温度计只能测试具有大的拉曼系数的材料。

为了克服这些缺陷，基于发光原理的温度计，已经被研究。这种温度计可以快速，高灵敏地测试温度，而且具有宽的空间分辨率，甚至可以测试细胞内的温度(通常癌细胞会比普通细胞具有更高的温度)。因此，具有高灵敏度和准确率的发光材料是目前研究的热点。这些材料主要包括有机染料，稀土掺杂的荧光粉或量子点，金属配合物以及金属有机骨架材料(Metal Organic Frameworks，记为MOFs)。

与传统的有机，无机发光材料相比，MOFs具有一个巨大的优势，即MOFs的发光性能易调节。MOFs材料的发光，可以是来自配体、金属节点或孔内的客体分子，甚至可以是这三者的相互作用。而且，MOFs材料本身具有多孔材料的性质，这种性质可以确保客体分子的高效负载。再有，MOFs材料可以避免发光材料本身因为团聚而导致的光学猝灭。因而，MOFs材料是一种潜在的发光温度传感器。

发明内容

为改善上述问题，本发明提供一种具有双发光中心的金属有机骨架材料(简记为“双发光中心MOFs”)及其制备方法。将本发明所制备的双发光中心MOFs(特别是薄膜型材料)应用于温度计时，上述温度计不用与被测物体接触即可测量出温度，有效解决了现有温度传感器需通过接触测温，受外界干扰较大，不适用于测量亚微米尺度物体温度等问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种具有双发光中心的金属有机骨架材料，简记为双发光中心MOFs，所述双发光中心MOFs是由金属节点或团簇经有机配体连接组装而成的一种三维多孔晶体材料；其中，所述有机配体为多齿有机配体，所述多齿有机配体为(R₁)x-R-COOH，其中，R为C6-20芳基，x＝1-9的整数；R₁相同或不同，彼此独立地选自烷基、卤素或COOH，且至少一个R₁为COOH；所述多齿有机配体中的两个羧酸基团与所述金属节点或团簇进行配位；所述金属节点或团簇包括Zr和至少一种镧系金属。

根据本发明，所述有机配体选自下述式(I)-(IV)分子式所示化合物中的一种或多种：