[发明专利]一种发光多孔金属有机框架新材料的制备及其对痕量硝基爆炸物的检测方法

说明书

本发明公开了一种发光多孔金属有机框架新材料及其对痕量硝基爆炸物的检测方法。该材料以锆盐和含有酰胺基团的有机羧酸配体为原料，在苯甲酸调节剂存在的条件下，通过溶剂热法合成得到，其可以实现对水中痕量硝基爆炸物的高效传感检测。该材料制备简单、稳定性好，在硝基爆炸物检测方面具有快速简便、选择性好、灵敏度高、可循环再生等优点。

技术领域

本发明属于金属有机框架材料领域，具体说涉及一种发光多孔金属有机框架新材料的制备及其对痕量硝基爆炸物的检测方法。

背景技术

硝基爆炸物，如2,4,6-三硝基苯酚(TNP)、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、环三亚甲基三硝胺(RDX)、2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)等，具有制备方法成熟、钝感好、便于携带等特点，被广泛应用于军事生产和工业爆破中。该类化合物不仅爆炸威力大，而且毒性大、难降解、致癌能力强，侵入人体后可引起呕吐、抽搐、神经系统紊乱甚至死亡等，因此开发硝基爆炸物的快速痕量检测技术，对防止恐怖袭击、维护公共安全和保障人类健康具有重要意义。目前，针对痕量硝基爆炸物的检测技术主要有色谱质谱法、表面声波法、离子迁移法、热氧化还原法等；但这些方法大多存在仪器昂贵、携带不便、操作复杂、耗时长等问题。与之相比，荧光传感检测法是利用荧光信号(如波长、强度等)的改变来达到分析检测的目的，它具有响应速度快、灵敏度高、操作简便、抗电磁干扰能力强等优点。美国MIT的Swager教授等在利用荧光传感技术检测痕量硝基爆炸物方面取得了突破性的进展(Swager T.M.等，J.Am.Chem.Soc.,1998,120,11864)；基于此成果，美国的Nomadics公司进一步开发了一系列用于快速探测痕量爆炸物的Fido“光学狗鼻”产品，被认为是目前国际上最灵敏的炸药探测器。我国对爆炸物的荧光传感检测研究起步相对较晚，在技术设备尤其是材料上大多依赖国外进口，因此开发用于快速检测痕量硝基爆炸物的新材料，已成为我国在该领域亟需解决的重要问题之一。

发光多孔金属有机框架材料(MOFs)，是一种利用金属离子与有机配体连接而成的具有周期性网格结构的新型晶态发光材料。它们具有发光强度高、稳定性好、比表面积大、孔道大小和形状可调等优点，在化学传感检测方面有良好的应用前景。Li等曾报道了一例锆的发光多孔金属有机框架材料，荧光传感检测研究结果表明该材料虽然能够检测硝基爆炸物，但是几种硝基爆炸物对于该材料的荧光淬灭程度差别不大，不具有专一识别能力(参见：Li J.-R.等，J.Am.Chem.Soc.,2016,138,6204)。Zang等曾报道了一例铽的发光多孔金属有机框架材料，研究结果表明该材料对TNP具有很好的选择性检测能力，但未开展其循环再生性能的研究(参见：Zang S.-Q.等，Chem.Eur.J.2015,21,15705)。耿爱净《基于刚性芳香羧酸配体MOFs的设计、合成与性能研究》公开了一种可用于硝基芳香化合物的检测的、基于N,N′-二(3,5-二羧基苯基)-1,4-萘二甲酰胺配体的Cd-MOF材料，但其无法满足对水中的TNP进行专一选择性传感识别的要求。

综上所述，现有技术中对于用于水中硝基爆炸物检测的发光多孔金属有机框架的专一选择性检测问题及循环再生利用问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种发光多孔金属有机框架新材料及其制备方法，利用锆离子和含酰胺基团的有机羧酸配体合成了一种锆的发光多孔金属有机框架材料，并研究了该材料对硝基爆炸物的传感检测性能，结果表明：该材料不仅制备方法简单、稳定性好，且在硝基爆炸物检测方面具有快速、简便、选择性好、灵敏度高、可循环再生等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锆的发光多孔金属有机框架材料，所述金属有机框架材料由锆离子和N-(3,5-羧基苯基)-4-羧基-1-萘甲酰胺构建而成。