[发明专利]一种超分子聚合物及其在汞离子检测中的应用

说明书

本发明公开了一种超分子聚合物，是将主体双柱[5]芳烃与客体吡啶盐以1:2的摩尔比加热溶解于DMSO‑H₂O体系中，通过主客体自组装得到的。该超分子聚合物在DMSO‑H₂O溶液中，激发波长为400 nm时，无荧光发射。在超分子聚合物的DMSO‑H₂O溶液中分别加入Mg²⁺,Ca²⁺,Cr³⁺,Hg²⁺,Co²⁺,Ni²⁺,Cu²⁺,Zn²⁺,Pb²⁺,Cd²⁺,Fe³⁺,Ag⁺,Eu³⁺的H₂O溶液，发现只有Hg²⁺的加入可以使超分子聚合物的荧光明显打开，因此，该超分子聚合物可以单一选择性识别Hg²⁺，最低检测限为1.5549×10^‑6M。这种识别性能在离子识别领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种超分子聚合物，尤其涉及一种由双柱[5]芳烃（FAP5）和吡啶盐（BN）通过氢键和作用自组装得到超分子聚合物；本发明还涉及该超分子聚合物在检测水溶液中Hg²⁺的应用，属于离子检测领域。

背景技术

汞可以说是环境中最有毒的重金属离子之一，也是水衍生食品中的一种。在水溶液中，细菌可以将汞转化成甲基汞，这是一种有效的神经毒素，它积累在海产品中，进入食物链。随后，人类从海鲜和其他饮食和环境来源的甲基汞问题与严重的感觉、运动和认知失调有关。当人类摄入过多的食物时，甲基汞会引发多种严重的疾病，包括感觉、运动和神经损伤。无机汞化合物对人的心脏、肾脏、胃和基因表现出严重的影响。

汞金属是挥发性的，并且可以在空气中移动得很远。然后将其沉积在陆地上或水中并氧化成汞(II)。氧化的无机汞(II)可通过微生物转化为有机汞。环境中的汞不仅来源于地质事件（例如火山排放），而且来源于现代人类活动。例如，牙科办公室的废水是汞污染的主要来源，部分原因是牙医免于联邦法规的浪费。尽管毒性很高，但在许多工业应用中，汞一直被广泛地用作化学添加剂和能源，包括化妆品、温度计、电池、农用化学品和荧光灯。因此，在材料化学、化学工程和环境科学中，对汞离子的实时传感和快速去除的综合策略的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种以双柱[5]芳烃衍生物为主体，以吡啶盐为客体自组装的超分子聚合物；

本发明的另一目的是提供上述超分子聚合物在检测水溶液中Hg²⁺的应用。

一、超分子聚合物的制备

本发明超分子聚合物，是将主体双柱[5]芳烃与客体吡啶盐以1:2的摩尔比加热溶解于DMSO-H₂O体系中，通过主客体自组装得到的超分子聚合物，标记为FAP5-BN。其中，DMSO-H₂O体系中，DMSO与H₂O的体积比为1:2~1:2.5。

主体双柱[5]芳烃FAP5的合成：以乙腈为溶剂，单边溴代柱[5]芳烃与酰腙类化合物FAN 以1:3.3~1:3.5的摩尔比，在90~95℃下反应45~48h，抽滤，得到橘黄色固体粗产物，用二氯甲烷淋洗，得到双柱[5]芳烃，标记为FAP5。其结构式如下：

客体吡啶盐BN的合成：以乙腈溶剂为溶剂，1,10-二溴癸烷与4,4-联吡啶以1:2.3~1:2.5的摩尔比，在90~95℃下反应20~25h，用乙腈重结晶，得到淡黄色色晶状固体即为吡啶盐，标记为BN。其结构式如下：

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图1、图2分别为主体双柱[5]芳烃FAP5和客体吡啶盐BN的氢谱谱图。表明主体双柱[5]芳烃FAP5和客体吡啶盐BN制备成功。