[发明专利]基于Z型配体的铽-有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了基于Z型配体的铽‑有机框架材料，化学式为[Tb₆O₄(OH)₄(L)₈(H₂O)₈]_n，其中H₂L为Z型有机配体即2,2'‑联吡啶‑4,4'‑二甲酸；该铽‑有机框架材料的晶体结构归属于六方晶系，I4/m空间群。本发明还公开了该材料的制备方法，具体为：在密封条件下，将六水合硝酸铽与有2,2'‑联吡啶‑4,4'‑二甲酸、调节试剂邻氟苯甲酸，在有机溶剂N,N‑二甲基甲酰胺中混合均匀后，在溶剂热条件下反应，得到铽‑有机框架材料。该Tb‑有机框架材料可以通过荧光淬灭响应对水中的痕量Pb²⁺和Cr₂O₇^2‑离子进行识别，实现定性、定量、快速、高效的检测。

技术领域

本发明属于荧光材料技术领域，具体涉及一种基于Z型配体的铽-有机框架材料，还涉及该铽-有机框架材料的制备方法，还涉及该铽-有机框架材料的应用。

背景技术

铅和铬因其不可替代的特殊属性在皮革、颜料和冶金等工农业领域中被广泛应用。然而，这些不可生物降解和可生物累积的重金属离子即使在很低浓度下也会导致致命的疾病，例如癌症、肿瘤、肾脏疾病和中枢神经系统紊乱等。美国环境保护局和世界卫生组织已将二价Pb²⁺和六价Cr(ZI)离子(以Cr₂O₇^2-为代表)列为严重污染物类别，对饮用水中Pb²⁺和Cr₂O₇^2-离子的限制分别为低于0.01和0.05mg/L。然而，它们通常以痕量浓度存在于水中，并与其他离子共存，这使得有效识别和定量检测Pb²⁺和Cr₂O₇^2-离子成为一项特别具有挑战性的任务。仪器检测方法，如紫外-可见光谱、原子吸收光谱(AAS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)以及传统的化学滴定已经被用于解决这一问题。令人遗憾的是，昂贵的设备和耗时的预处理工艺并不适合现场和实时分析。因此，迫切需要寻找高效、低成本和简便的检测方法来对水中的Pb²⁺和Cr₂O₇^2-离子进行检测。

近年来，相比于与常规的分析检测手段，光学传感被证明是一种简单、经济、实时的检测方法。金属-有机框架(MOFs)作为一种新型的、新兴的固态结晶多孔材料，在过去的二十年里引起了人们的广泛关注。荧光MOFs由于其永久孔隙率、易于裁剪的结构和特定的光学性能，是被广泛应用于探测水中重金属离子的最有前途的光学传感器之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Z型配体的铽-有机框架材料，具有良好的荧光性，为荧光探针领域提供了一种新材料。

本发明的另一目的是提供上述基于配体的铽-有机框架材料的制备方法，该方法工艺简单，反应条件温和，产品产率高。

本发明的第三目的是提供上述铽-有机框架材料在荧光探针中的应用。

本发明所采用的技术方案是，基于Z型配体的铽-有机框架材料，化学式为[Tb₆O₄(OH)₄(L)₈(H₂O)₈]_n，其中H₂L为Z型有机配体即2,2'-联吡啶-4,4'-二甲酸；该铽-有机框架材料的晶体结构归属于六方晶系，I4/m空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝90°。