[发明专利]一种稀土配合物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于稀土金属材料合成领域，公开了一种稀土配合物材料及其制备方法和应用。本发明通过挥发法制备了稀土配合物材料，该稀土配合物材料由稀土(III)元素、2,3,4,5,6‑五氟苯甲酸和4,7‑二甲基‑1,10‑菲罗啉共同构筑而成。该制备方法简单易行，操作简单，无需贵重精密仪器设备。该稀土配合物材料具有优异的荧光性能，能够在特定环境下选择性地识别特定的Cd²⁺而导致其荧光信号的淬灭作用，可作为荧光探针用于Cd²⁺的检测，且作为荧光探针检测Cd²⁺具有检测限低、抗干扰性强、响应时间快的特点，本发明还以该稀土配合物为原料制备便携式试纸传感检测装置，实现对Cd²⁺的快速可见的检测。

技术领域

本发明属于稀土金属材料合成领域，具体涉及一种稀土配合物材料及其制备方法和应用。

背景技术

镉是一种毒性很强的重金属，其化合物同样是具有毒性的物质，工业排出含镉的污水污染了河水及农田，镉较其他重金属容易被农作物，蔬菜，稻米所吸收，人吃下受污染的一些农作物后，便一并将镉通过消化道进入人体，主要是聚集于肝和肾而造成一种损害。由于镉污染具有周期长，隐蔽性大等一些特点，镉会取代骨中钙，使骨骼严重软化，骨头寸断。镉也会引起胃脾功能的失调，使锌、镉比降低而导致高血压症的上升。而镉最能危害人身心健康的途径便是“镉大米”。镉大米一般指镉含量超标的大米，镉离子通常通过废水排入环境中，再通过灌溉进入食物，水稻是典型的“受害作物”。基于以上危害，精准检测大米中镉的含量是一个刻不容缓需要解决的问题。

目前，Cd²⁺的检测方法主要有原子吸收光谱法、氢化物发生-原子荧光光谱法、分光光度法、高效液相色谱法、电化学方法等，但这些方法耗时耗费，相比之下，荧光探针法具有高的灵敏度和高选择性，可以快速、特异性的检测Cd²⁺，具有明显的优势，被认为是检测Cd²⁺的良好方法之一。但荧光探针法花费较高、制备方法较为复杂，因此，急需寻找一种原料价格低廉、操作简单且灵敏性能优良的制备荧光探针的方法检测Cd²⁺。

稀土配合物拥有多样的配位几何结构、独特的磁性以及稳定性，具有通过天线效应产生的独特光学特性，包括大的斯托克斯位移、稳定的发射带和长的发光寿命，成为理想的发光传感材料。稀土配合物荧光探针中，有机配体可通过“天线效应”敏化稀土离子发出强的特征荧光，这种高发光强度的特征荧光可以与一些非荧光的金属阳离子进行相互作用而导致稀土配合物荧光的淬灭。借助配合物的这一发光性能的变化，可用来识别和检测金属阳离子的存在。

稀土配合物荧光探针具有独特的光学性质，具有样品用量少、分析速度快、灵敏度高、检测限低等特点。但如何实现对Cd²⁺的特异性检测，尤其是实际环境中Cd²⁺的检测，还需要探究一种合适的稀土金属和有机配体去构筑能作为检测目标物的稀土金属配合物材料。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种稀土配合物材料及其制备方法和应用，具体采用以下的技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种稀土配合物的制备方法，包括如下步骤：

先将稀土可溶性盐和脱去质子的2,3,4,5,6-五氟苯甲酸溶液加入第一溶剂中，混匀，得到混合溶液A；第一溶剂为水或有机溶剂；再将4,7-二甲基-1,10-菲罗啉和得到的混合溶液A加入第二溶剂中，得到混合溶液B；第二溶剂为有机溶剂；最后将得到的混合溶液B封口，并留有气孔，待有机溶剂挥发完成，得到稀土配合物材料。

本发明通过挥发法制备了稀土配合物材料，该稀土配合物材料由稀土(III)元素、第一配体2,3,4,5,6-五氟苯甲酸(HPFBA)和辅助配体4,7-二甲基-1,10-菲罗啉共同构筑而成。该制备方法简单易行，操作简单，无需贵重精密仪器设备，更适合应用于工业生产方面。