[发明专利]一种基于铽-有机框架材料的钍离子荧光探针及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于铽‑有机框架材料的钍离子荧光探针，其结构式为[Tb₂(H₂O)(DMF)(L)₃]·(DMF)，其制备方法是将2‑氨基‑1，3‑苯二甲酸和六水合硝酸铽置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，向所述反应釜中加N,N’‑二甲基甲酰胺，在120℃的环境下反应72小时后自然冷却，冷却后的晶体经过滤，洗涤和干燥，得钍离子荧光探针。本发明选择用氨基来调节孔道的同时对孔隙空间进行功能化，协同作用，能共同提高对Th⁴⁺预富集能力和传感的灵敏度，因而具有较大的猝灭常数K_SV的同时，其灵敏度也非常高。

技术领域

本发明涉及离子荧光探针制备技术领域，具体涉及一种基于铽-有机框架材料的钍离子荧光探针及制备方法。

背景技术

钍是一种锕系元素，在医疗和工业上有许多应用，如在灯笼罩、耐火材料制备等方面应用较多。钍也被认为是一种有前途的基于熔盐反应堆的核燃料，有望取代铀成为下一代能源材料。自然界中只存在Th²³²，其半衰期是140.5亿年，在采矿和加工过程中，大量以Th⁴⁺的形式存在的放射性钍废物副产品被释放到环境中，造成长期的严重的放射性污染，人类吸入钍可能会增加患肺癌等疾病的风险，严重威胁人类的身体健康。因此，开发高效、灵敏的检测水溶液中的Th⁴⁺离子的材料，就显得非常重要而迫切。

人们已经开发出不少Th⁴⁺离子的检测方法，其中化学法和仪器法是最常用的方法。常见的化学测定钍的方法有比色法和小分子荧光探针法。这主要基于偶氮胂试剂、香豆素衍生物和芳香低聚酰胺衍生物等化学试剂中的官能团能与Th⁴⁺离子之间的特殊相互作用，引起光吸收行为或光致发光性质的变化，引发荧光增强效应，从而完成对Th⁴⁺离子的检测。目前也有用席夫碱作为荧光探针来检测水溶液中的Th⁴⁺,如一种用于钍离子检测的荧光探针的合成及其性能研究(《山东化工》,2017,46,19-25)。以上这些方法的步骤比较容易，但它们仍然存在一些关键的缺点，如不可回收性，并且不能直接用于水溶液，其实际应用严重受限。目前比较高效、成熟的测定Th⁴⁺浓度的化学法是偶氮胂(III)法，成本低、灵敏度高，但其缺点也较为明显，包括前处理过程比较耗时，以及显色剂的使用可能会带来二次污染。仪器分析包括α光谱法、荧光分光光度法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、离子选择电极、和X射线荧光法(XRF)。与化学法相比，仪器法具有较高的选择性和较低的检测限，但仍存在一些缺陷，如制样步骤繁琐、要用到大型昂贵的仪器设备、成本较高等。因而急需一种新型的钍离子检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测效率高、成本低的基于铽-有机框架材料的钍离子荧光探针及制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于铽-有机框架材料的钍离子荧光探针，其结构式为[Tb₂(H₂O)(DMF)(L)₃]·(DMF)，化学式为C₃₀H₃₁N₈O₁₅Tb₂，L为H₂L脱去两个质子后的2-氨基-1，3-苯二甲酸负离子，H₂L为2-氨基-1，3-苯二甲酸，DMF为N,N’-二甲基甲酰胺，所述钍离子荧光探针属于正交晶系，空间群为Pna2₁，化合物晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝90°，Z＝4。

本发明还提供一种基于铽-有机框架材料的钍离子荧光探针的制备方法，是将2-氨基-1，3-苯二甲酸和六水合硝酸铽置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，向所述反应釜中加N,N’-二甲基甲酰胺，在120℃的环境下反应72小时后自然冷却，冷却后的晶体经过滤，洗涤和干燥，得钍离子荧光探针。