[发明专利]黄色荧光的混配体锰超分子聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种黄色荧光的混配体锰超分子聚合物，其化学组成通式为{[Mn(Hbtot)(phen)](H₂O)}_n，属于三斜晶系，空间群为P‑1，晶胞参数其中，Hbtot^2‑是半刚性的三元有机羧酸H₃btot脱去2个质子所得，所述H₃btot结构如式Ⅰ；邻菲罗啉phen结构如式Ⅱ：采用本发明提供的方法制备的黄色荧光的混配体锰超分子聚合物产率约达75％，该超分子聚合物可作为部分阴阳离子和溶剂小分子的荧光探针。

技术领域

本发明属于先进功能材料领域，具体涉及一种黄色荧光的混配体锰超分子聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

超分子通常是指由两种或两种以上分子间通过配位键、氢键等非共价键相互作用结合在一起具有明确的微观结构和宏观特性的聚集体。超分子广泛存在着，如生物酶及其底物、生物激素与受体、冠醚与某些金属离子的包合物等都是超分子。超分子材料集成了分子自身的结构信息和功能信息，亦利用分子间相互作用实现了对分子组装体的动态控制和功能协同，既有宏观表现，又可以将结构控制在微纳尺度，如弹性单晶材料、柔性多孔材料、发光材料、分子马达、纳米机器等等，因此超分子材料是未来高性能材料的突破口与新起点。

近几十年来，多官能的有机配体和过渡金属离子通过超分子作用构筑的金属-有机超分子聚合物，由于其原料来源广泛、结构新颖、性能多样等优点，已经成为先进功能材料领域发展最快的前沿方向之一。由于金属-有机超分子聚合物受温度、原料结构、溶剂体系、酸碱度等诸多因素的影响，金属离子种类、有机配体结构、周期性的空间排列方式等也是控制性能的至关要素，因此获得结构新颖、具有实用价值的超分子聚合物是富挑战性的课题。

锰广泛存在于自然界中，中国锰矿资源较多，总储量矿石5亿吨以上，居世界前茅。锰金属及其盐等如锰钢、高锰酸钾等在生产、生活和科技活动中的应用极其广泛，锰也是正常机体必需的微量元素之一，它构成体内若干种有重要生理作用的酶，如植物吸收锰离子在光合作用中催化水分解，而在锰业中人体长期吸入含锰浓度较高的锰烟及锰尘也可致慢性锰中毒。因此锰资源的开发、利用与回收备受环境、生命、化学、材料等领域科学家们的关注。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种黄色荧光的混配体锰超分子聚合物，其通式为{[Mn(Hbtot)(phen)](H₂O)}_n，该新物质可用于部分溶剂及阴阳离子的荧光检测。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种黄色荧光的混配体锰超分子聚合物，其通式为{[Mn(Hbtot)(phen)](H₂O)}_n，属于三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数其中，Hbtot^2-是半刚性的三元有机羧酸H₃btot脱去2个质子所得，所述H₃btot 结构如式Ⅰ；邻菲罗啉phen结构如式Ⅱ：

进一步，所述黄色荧光的混配体锰超分子聚合物在晶体学独立的不对称结构中，包含1个Hbtot^2-、1个Mn²⁺、1个phen和1个晶格H₂O分子；Hbtot^2-配位模式如式III，配体phen和Mn²⁺配位模式如式IV；所述黄色荧光的混配体锰超分子聚合物的空间结构中，配体羧酸根、phen和Mn²⁺形成一个组成为 [Mn₂(phen)₂(CO₂)₄]的双核簇如式IV，其中，双核簇中存在一个小环，羧酸根来自配体Hbtot^2-，数字表示不对称结构中原子的编号；Hbtot^2-、phen和Mn²⁺三种组分构筑了一维配位聚合链如式V，链中存在尺度不同的两种环：