[发明专利]一种含多酸-咪唑型构件的镉基荧光探针化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含多酸‑咪唑型构件的镉基荧光探针化合物及其制备方法和应用，属于荧光材料的合成应用领域，该探针化合物化学式为Cd₂(C₁₆H₆O₈)(C₁₀H₁₄N₄)_0.5(H₂O)₃·H₂O，其分子式为C₂₁H₂₁Cd₂N₂O₁₂；其中，C₁₆H₆O₈为去质子化的2,3,3′5′‑联苯四甲酸，C₁₀H₁₄N₄为1,4‑二咪唑基丁烷，该探针化合物是利用无机镉盐、去质子化的2,3,3′5′‑联苯四甲酸和1,4‑二咪唑基丁烷作为反应物，通过水热法制备得到的，探针化合物是全新的产物，其材料合成过程简单、产率和纯度高、稳定性好；其生产设备简单、原料廉价易得；材料对金属离子和有机溶剂的检测识别能力强，可广泛应用于生物体内和水体环境中特定成分的检测、识别和成像等。

技术领域

本发明涉及荧光材料的合成与应用技术领域，具体为一种含多酸-咪唑型构件的镉基荧光探针化合物及其制备方法和应用。

背景技术

金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks，简称MOFs)其在光学领域的一个重要应用，即是金属有机框架材料的荧光发光，荧光金属有机框架化合物发光的机理主要是通过吸收辐射的激发能释放出光子从单重态(S₁)到基态(S₀)从而产生荧光，根据其单重态与基态间不同的能量差导致发出不同颜色的荧光。

目前在水体治理方面，水污染严重影响了饮水安全和生态圈的自清洁循环，如何有效应对水质污染成为当务之急！现阶段，水质检测中针对各种污染质检测主要运用隔膜式原电池检测、或者极谱式传感器、电极传感器等传感设备进行检测，但这些方法都存在一些不足和应用局限性，如选材窄、价格昂贵、灵敏度有限等问题。

发光金属有机框架不同的骨架结构及荧光性能使其主要用于金属离子、有机小分子的检测及气体分子的感应等方面，能够广泛用于污水检测。其中，含氮杂环构件可以通过配位键、氢键以及芳环体系π-π堆积等作用组装出各种结构新颖、功能独特的功能MOFs材料。氮杂环分子具有优良的酸碱性、质子接受性和配位选择性，具有多个配位点，容易形成MOFs化合物，呈现优良的离子或分子识别性能。

但是当前，通过有机多羧酸调控含氮杂环构件/金属中心形成三元MOFs基荧光探针的报道很少，合成中选择具有协同效应的三元体系也比较复杂。

因此，有必要开发出含多酸-氮杂环构件的MOFs化合物作为理想的传感器载体，通过有机溶剂分子或金属离子的激活，MOFs的发光强度减弱或增强，实现“turn-off”和“turn-on”效应，得到具有高度选择和识别污水中重金属离子和挥发性有机物的荧光探针以进行污染水质检测正当其时。

经检索，中国专利申请号：2018106446014，申请日为2018年6月21日，发明创造名称为：一种基于镉基金属有机框架材料的制备方法，该申请案涉及一种基于镉基金属有机框架材料的制备方法以及在离子识别中的应用。该方法以硝酸镉、5-(3-(4-四唑基)苯基)间苯二甲酸(H3L)、DMA以及水在溶剂热合成条件下制得无色透明条状晶体，分子式为[Cd2(μ3-OH)(L)(H2O)2]n。该化合物属于单斜晶系，空间群为P21/c，具有很高的水稳定性，并且通过其荧光淬灭程度能在多种常见不同阳离子的水溶液中选择性识别出Cu2+离子，其检出限可达到6.63×10-7M，能够作为荧光探针材料应用于水体中金属离子的分析检测领域，并且可重复利用，具有广阔的应用前景，但是此荧光探针材料不可选择性识别出Fe³⁺离子，且该制备方法中使用DMA有机溶剂，污染环境。

发明内容