[发明专利]一种层片状结构的稀土基金属有机框架化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Eu³⁺离子掺杂的层片状稀土基金属有机框架化合物及其制备方法和应用。其是以含Eu³⁺的稀土氯化物、三水合醋酸钠和对苯二甲酸为原料，经水热法制备而成。本发明制备工艺简单，所得Eu³⁺离子掺杂的稀土基金属有机框架化合物具有荧光吸附性能，可制备成荧光探针，用以定性、定量检测水溶液中的铁离子。

技术领域

本发明属于荧光检测和光功能材料领域，具体涉及一种Eu³⁺离子掺杂的层片状稀土基金属有机框架化合物及其制备方法与其在铁离子荧光检测中的应用。

背景技术

铁是地球上分布最广、最常用的金属之一，同时也是人体必需的微量元素。铁及其化合物可广泛应用于冶金、医疗等行业。然而，水中含有过量铁时不但对人体有害，而且会给人们的生活带来诸多不变。例如：铁中毒可引起呕吐和肠损害，在洗涤的衣物上生成铁色锈斑，在光洁的卫生器具上留下难以去除的黄褐色锈斑。

目前，测定铁离子的手段有电化学法、质谱法、表面增强拉曼光谱法、原子吸收光谱法等。但这些检测手段具有仪器操作复杂、仪器贵重、耗时等特点。荧光探针法采用光吸收与光发射作为检测手段，通过探针材料与被检测物质之间的能量交换来检测目标物的浓度与含量，通常具有灵敏度高、成本低和操作简单等特点，是一种比较常用的替代检测手段。其中，以金属有机框架化合物（MOFs）材料为基础的荧光探针最为常用。

金属有机框架化合物的结构和功能可设计性强，往往可以以应用目的为导向对其进行结构乃至形貌进行设计，如改变制备工艺或者原料化合物的配比来设计孔道尺寸可调的产物等。实际上，对于荧光探针材料而言，金属有机框架化合物的荧光量子效率高低及其与被检测物质接触面积的大小是判断其质量优劣的关键指标，荧光量子效率高且与被检测物质接触面积大的金属有机框架化合物材料是最理想的荧光探针材料。然而，现有的金属有机框架化合物基荧光探针材料往往注重于大比表面积型结构设计，如多孔洞型结构等，以大大提高探针材料与液相中被检测物质的接触面积，但是却忽视了探针材料本身荧光量子效率这一关键指标。多孔洞结构通常是由多种有机官能团与金属离子之间的空间成键效应构成的，丰富的有机官能团是多空洞结构的基础。众所周知，发光金属中心与其附近丰富的有机官能团之间很容易发生能量传递，将激发态金属中心的能量以热振动的方式释放从而降低其荧光量子效率，即很难兼顾大接触面积与高荧光量子效率。

发明内容

鉴于上述现状，本发明提供了一种Eu³⁺离子掺杂的层片状稀土基金属有机框架化合物及其制备方法，所得稀土基金属有机框架化合物可兼顾大接触面积与高荧光量子效率，可用于铁离子的荧光检测和吸附。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Eu³⁺离子掺杂的层片状稀土基金属有机框架化合物的制备方法，其包括以下步骤：

1）将含Eu³⁺的稀土氯化物、三水合醋酸钠和对苯二甲酸加入到N,N’-二甲基甲酰胺和水的混合溶剂中，得溶液A；所述含Eu³⁺的稀土氯化物是由氯化铕与氯化钇或氯化钆中的任意一种混合而成，其中，氯化铕的摩尔含量为1%-30%；

2）将溶液A置于不锈钢反应釜中，摇晃均匀后放入烘箱进行水热反应；

3）将水热反应产物过滤或离心，即得层片状晶体。

上述制备步骤中，所用稀土氯化物、三水合醋酸钠和对苯二甲酸的摩尔比为2:3:2；N,N’-二甲基甲酰胺和水的体积比为1:0-1:1；稀土氯化物与N,N’-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:125-1:660；水热反应温度为160-190℃，反应时间为72-120小时。

本发明制得的Eu³⁺离子掺杂的层片状稀土基金属有机框架化合物可作为荧光吸附材料，用于水溶液中铁离子的定性、定量荧光检测。