[發明專利]一種用于水中鈾酰離子檢測的發光金屬有機骨架材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611031331.7
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106632433B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 葉俊偉;寧桂玲;拉吉·費伊薩·保格樂;張思琦;林源
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C07F5/00
• 分類號: C07F5/00;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種用于水中鈾酰離子檢測的發光金屬有機骨架材料及其制備方法，即在水熱或者溶劑熱條件下，通過助劑和pH調節劑輔助進行鋱金屬離子和有機配體的分子自組裝，合成一種發光鋱金屬有機骨架材料。發明的鋱金屬有機框架具有強的綠色熒光，其491、545、585和621nm發射峰強度隨著水溶液中鈾酰離子濃度的增加而逐漸降低，而338nm處的發射峰強度則隨著水溶液中鈾酰離子的濃度增加而逐漸增強，進而可以實現對鈾酰離子的快速、簡便和高選擇性檢測。

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，具體涉及一種用于水中鈾酰離子檢測的發光金屬有機骨架材料及其制備方法。

背景技術

隨著核電、軍事、醫療等領域快速發展，對鈾及含鈾制品的需求日益增加。鈾礦開采加工和含鈾材料使用過程中產生的含鈾廢棄物不但會對土壤和水資源環境造成污染，也會嚴重影響人類健康和其它生命體。鈾酰離子(UO₂²⁺)是鈾在水溶液中的主要存在形式，對其檢測研究一直吸引著人們的極大關注。原子吸收光譜法、X-射線熒光分析法、電感耦合等離子體光譜法、表面增強拉曼光譜法、陰極溶出伏安法等多種技術被用于鈾酰離子檢測，這些方法大多儀器昂貴、樣品處理和操作過程復雜且較難實現移動測試，因此迫切需要開發簡便、快速檢測水中痕量鈾酰離子的新方法。

中國專利(CN104964942A)利用固定在磁珠上DNAzyme作為識別探針、辣根過氧化酶催化氧化產生的顏色變化作為信號、納米金作為信號放大工具檢測水中鈾酰離子；中國專利(CN102541945A)結合DNAzyme的高效特異性和目標催化發卡組裝的放大技術，對鈾酰離子進行檢測；最近，文獻(S.Güney,et.al.,Sensors and Actuators B,2016,231,45–53)報道了基于聚合物溶膠凝膠改性碳糊電極的電化學傳感器用于檢測鈾酰離子；也有文獻(R.K.Dutta et.al.，Anal.Chem.,2016,88,9071-9078)利用胺修飾的CdS量子點作為探針實現鈾酰離子檢測。與報道多種方法比較，熒光傳感法具有選擇性好、靈敏度高和便于攜帶等優點而展現出廣闊的應用前景，但目前仍缺少高選擇性檢測鈾酰離子的發光材料。金屬有機框架是以金屬離子或者金屬簇為節點，通過有機配體連接而成的三維骨架材料，其含有的有機配體、金屬離子和客體分子都可以作為發光中心而賦予材料優異的發光性能。當發光金屬有機框架與被分析物發生相互作用時，其熒光會發生猝滅、增強或者發射峰位變化，進而實現對被分析物的檢測。目前還鮮見用于鈾酰離子檢測的金屬有機框架材料的報道。

本發明提供一種用于水中鈾酰離子檢測的發光鋱金屬有機骨架材料及其制備方法，即利用有機配體敏化稀土鋱金屬離子的特征綠色發光，在水溶液中通過鈾酰離子與金屬有機骨架的相互作用使其發光猝滅，實現對鈾酰離子的選擇性識別和可視化檢測。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于水中鈾酰離子檢測的發光金屬有機骨架材料的制備方法，并將其用于水溶液中鈾酰離子的熒光傳感檢測；其制備過程簡單、材料熱穩定性好，可以實現快速、高選擇性地檢測水溶液中鈾酰離子。

本發明的技術方案：

一種用于水中鈾酰離子檢測的發光金屬有機骨架材料及其制備方法，步驟如下：

將助劑加入反應溶劑中，在攪拌條件下再依次加入金屬鋱鹽和有機配體，混合攪拌10～40分鐘，并使用pH調節劑調整混合溶液的pH為7.0～10.0，之后將混合溶液在120～180℃溫度下晶化48～96h，自然冷卻至室溫，過濾、使用乙醇或者水洗滌、干燥得到鋱金屬有機框架，其元素組成為TbC₃₀NO₈H₂₄，晶體結構見附圖。其中，金屬鋱鹽的濃度為0.05～1mmol/L；金屬鋱鹽和有機配體的摩爾比為1：2～6：助劑和反應溶劑的體積比為1：2～12。

所述的助劑為N,N'-二甲基甲酰胺。

所述的有機配體為4,4'-聯苯二甲酸。