本發(fā)明涉及一種金屬-有機(jī)框架及其制備方法，尤其涉及一種可選擇性識(shí)別Cr³⁺離子的鋱金屬–有機(jī)框架及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬-有機(jī)框架又稱為多孔金屬-有機(jī)配位聚合物，是一類非常重要的多孔材料，是由無機(jī)金屬離子和有機(jī)配體通過配位鍵及其它一些弱作用(如氫鍵和π···π作用等)構(gòu)建而成的。金屬-有機(jī)框架結(jié)合了無機(jī)和有機(jī)的特點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)的無機(jī)多孔材料(如分子篩)不僅具有較高的穩(wěn)定性，而且易于剪裁和修飾。通過選擇不同尺寸和種類的有機(jī)配體或者在配體上引入不同的功能基團(tuán)都可以有效調(diào)控金屬-有機(jī)框架孔道的尺寸和孔道表面的物理和化學(xué)性能，從而獲得具有特定功能的金屬-有機(jī)框架多孔材料。目前，金屬-有機(jī)框架在氣體吸附與分離、催化、熒光傳感及光電磁等領(lǐng)域都展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。鑭系離子發(fā)光具有很窄的發(fā)射帶和較大的斯托克(Stokes)位移以及發(fā)射壽命長等優(yōu)點(diǎn)，其相應(yīng)的配合物往往具有優(yōu)良的吸收系數(shù)和高效的配體—Ln(III)離子能量轉(zhuǎn)移功能，因而鑭系配合物被廣泛應(yīng)用于生物成像、固體發(fā)光材料、熒光探針傳感器等研究領(lǐng)域。隨著人類生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的重金屬離子日益增多，重金屬離子的排放會(huì)對環(huán)境和人類的健康產(chǎn)生巨大危害，所以有效地對重金屬離子進(jìn)行微量監(jiān)測是人們亟待解決的問題。鑭系金屬-有機(jī)框架以其高選擇性識(shí)別，監(jiān)測靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)在重金屬離子監(jiān)測方面表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛能。有機(jī)配體3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸二鉀鹽具有共軛的苯環(huán)、強(qiáng)配位能力的羧基和弱配位能力的磺酸基團(tuán)。具有豐富π電子的3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸所吸收的光能可有效轉(zhuǎn)移給鑭系金屬離子，具有強(qiáng)配位能力的羧基有利于構(gòu)筑穩(wěn)定的金屬-有機(jī)框架，而具有弱配位能力的磺酸基可不參與配位或部分配位而排列在金屬-有機(jī)框架的孔道表面與重金屬離子作用而影響整個(gè)金屬-有機(jī)框架的發(fā)光性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可選擇性識(shí)別Cr³⁺的金屬-有機(jī)框架及其制備方法，該化合物可作為高選擇性識(shí)別重金屬離子Cr³⁺的功能材料。

本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其特征是目標(biāo)化合物為鋱金屬-有機(jī)框架，其化學(xué)式為，[Tb·C₁₇H₁₇NO₁₃S₂K]，單斜晶系，空間群為P2₁/c，單胞參數(shù)為α＝90°,β＝91～93°，γ＝90°，Z＝4。

將硝酸鋱和3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸按照1:1的摩爾比例混合放入盛有3毫升N，N′-二甲基甲酰胺、1毫升水和1毫升乙醇的體積為20毫升的玻璃瓶中，硝酸鋱的量控制在14毫克左右，然后恒溫在338K下反應(yīng)4天，得到無色塊狀晶體為鋱金屬-有機(jī)框架，產(chǎn)率約為50％。

本發(fā)明所述的鋱金屬-有機(jī)框架，其特征是應(yīng)用于高選擇性識(shí)別重金屬離子Cr³⁺的功能材料。

本發(fā)明具體反應(yīng)式為：

C₁₄H₈O₁₀S₂K₂(3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸二鉀鹽)+Tb(NO₃)₃+2H₂O+C₃H₇ON(N，N′-二甲基甲酰胺)→Tb·C₁₇H₁₇NO₁₃S₂K+KNO₃+2HNO₃

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、得到的化合物可以高選擇性識(shí)別重金屬離子Cr³⁺，且監(jiān)測靈敏度高，在DMF溶液中最低監(jiān)測量可達(dá)到10^-5毫摩爾/毫升；

2、合成方法簡單，易操作、原料來源充足、生產(chǎn)成本低廉、化合物合成的產(chǎn)率較高，純度高以及重復(fù)性好，使得其適合擴(kuò)大化生產(chǎn)的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的晶體結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的化合物[Tb·C₁₇H₁₇NO₁₃S₂K]的合成：

[Tb·C₁₇H₁₇NO₁₃S₂K]是采用常規(guī)溶劑熱法得到的，具體反應(yīng)式為：

2C₉H₇N₃O₂(4-(1,2,4-1H-三氮唑)苯甲酸)+Zn(NO₃)₂→[Zn·(C₉H₆N₃O₂)₂]+2HNO₃(硝酸)

具體操作步驟為：將硝酸鋱和3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸按照1:1的摩爾比例混合放入盛有3毫升N，N′-二甲基甲酰胺、1毫升水和1毫升乙醇的體積為20毫升的玻璃瓶中，硝酸鋱的量控制在14毫克左右，然后恒溫在338K下反應(yīng)4天，得到無色塊狀晶體為鋱金屬-有機(jī)框架，產(chǎn)率約為50％。經(jīng)單晶衍射儀測試表明該晶體為目標(biāo)化合物。

如圖1所示，本發(fā)明的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)為：單斜晶系，空間群為P2₁/c，單胞參數(shù)為α＝90°,β＝91～93°，γ＝90°，Z＝4。在重金屬離子Cr³⁺的濃度為10^-3毫摩爾/毫升的DMF溶液中，該鋱金屬-有機(jī)框架的發(fā)光被顯著淬滅，而同濃度的Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Co²⁺離子卻對該鋱金屬-有機(jī)框架的發(fā)光影響不大，說明該鋱金屬-有機(jī)框架可選擇性檢出Cr³⁺。另外，當(dāng)Cr³⁺的濃度降到10^-5毫摩爾/毫升時(shí)仍可有效地淬滅鋱金屬-有機(jī)框架的發(fā)光，說明該鋱金屬-有機(jī)框架對Cr³⁺的檢測靈敏度高。