[发明专利]具有纳米孔道结构的三维金属有机骨架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有纳米孔道结构的三维金属有机骨架材料的制备及应用。使用发光配体4,4′,4″‑三甲酸三苯胺在溶剂热条件下合成了一例具有纳米通道的金属有机骨架材料[(Zn₄O)(H₂O)₂(TPA)₂]·8DMA，制得的材料是具有一维纳米级方形孔道的(3,6)连接的三维网络。该材料可以作为有效的荧光探针，快速高效地检测硝基芳香族爆炸物，特别是苦味酸。此外材料可以通过简单的离心分离回收，实现循环再利用。本发明可获得一种具有纳米孔道结构的三维金属有机框架材料，合成方法简单。

技术领域

本发明涉及多孔材料技术领域，具体涉及一种具有纳米孔道结构的三维金属-有机骨架材料的制备及应用。

背景技术

金属-有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料引起了研究者们的极大关注，由于这类材料独特有趣的结构，化学多样性及其在气体存储，分离，光学材料，药物传输及非均相催化等方面潜在的广泛应用。顾名思义，MOFs是一类由金属离子/簇与有机配体通过配位键形成的具有周期性网络结构的新型多孔材料。近年来，荧光MOFs材料引起了人们极大的兴趣，因为它们在化学传感，光化学和光电显示等方面有着多种多样的应用。构筑MOFs材料的有机配体通常包含芳香族或共轭π部分，容易在激发下引起光发射或光致发光，此外，这类材料独特可调的多孔结构、高比表面积、良好的物理化学稳定性、分子设计多样性以及后合成修饰等优势，为荧光传感检测提供了出色的平台。因此，多孔MOFs材料被推选为化学传感应用的优异候选者。

快速、高效、可靠地检测爆炸物引起越来越多的关注，对场所安全，国土安全，环境安全及人道主义都是极其重要的。目前，已开发出多种检测技术，包括气相色谱法，拉曼光谱法，循环伏安法和荧光传感技术等来检测爆炸物。其中，荧光检测显示出相当大的优势，由于其简便性、灵敏性、成本低及响应时间短等优点。在这方面，已经设计出一些新的分子，聚合物及纳米级材料被用为荧光检测材料，但仍存在些弊端，例如稳定性，毒性，敏感性和生物可降解性等。因此，迫切需要设计和合成新型荧光材料用于高选择性及快速高效地检测爆炸物。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题和需要，提供了一种具有纳米孔道的三维金属有机骨架材料的制备方法和应用。

本发明提供了一种具有纳米孔道结构的三维金属有机骨架材料，具有纳米级四方通道结构的三维金属有机骨架材料的化学式为[(Zn₄O)(H₂O)₂(TPA)₂]·8DMA，其中，H₃TPA为4,4′,4″-三甲酸三苯胺，DMA为N,N-二甲基乙酰胺。

在根据本发明的一个实施方案中，所述三维金属有机骨架材料晶系为单斜；空间群为P2₁/c；单胞参数为α＝90°，β＝109.500°，γ＝90°。

本发明还提供了一种如上所述的三维金属有机骨架材料的制备方法，包括：

1)制备反应液：将适量的金属盐六水合硝酸锌和有机配体4,4′,4″-三甲酸三苯胺溶解到N,N-二甲基乙酰胺中，得到反应液；

2)将反应液加入到高压反应釜中，梯度升温至100-110℃，反应结束后，降温冷却至室温，以N，N-二甲基乙酰胺反复洗涤，分离得到浅黄色块状晶体，即为所述的具有纳米通道结构的三维金属有机骨架材料。

在根据本发明的一个实施方案中，步骤1)中，所述六水合硝酸锌与4,4′,4″-三甲酸三苯胺的摩尔比为：4-8：1。

如上所述的三维金属有机骨架材料的制备方法，其中，以mmol：mL计，所述4,4′,4″-三甲酸三苯胺与N,N-二甲基乙酰胺的用量比为1：120-180。

在根据本发明的一个实施方案中，步骤2)中，所述梯度升温为以10℃/小时的速率升温。