[發明專利]鐵基金屬有機框架材料及其制備和應用

有效

• 申請號: 201911419777.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113121835B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 張翠玲;鮮躍仲;侯冬艷
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;G01N21/78;G01N21/31
• 代理公司: 上海德禾翰通律師事務所 31319
• 代理人: 陳艷娟

本發明公開了一種鐵基金屬有機框架材料Fe?MOFs及其合成方法，以3,5?二羧基苯基硼酸作為配體與金屬鐵離子組裝，在調節劑的作用下進行反應，得到具有硼酸功能化的Fe?MOFs，該Fe?MOFs納米材料展示出優異的過氧化物模擬酶性質。在過氧化氫的存在下，Fe?MOFs能夠催化氧化無色的3,3',5,5'?四甲基聯苯胺顯示藍色。同時，當體系中存在氟離子時，基于硼酸對氟離子的特異性識別及金屬離子與氟離子之間的強相互作用，Fe?MOFs的過氧化酶性質被抑制。基于此，本發明構建了比色檢測氟離子的新方法。該方法對氟離子的檢測具有較高的選擇性和靈敏度，對于環境監測中氟離子的可視化檢測有很大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于環境監測領域，涉及鐵基金屬有機框架材料的制備和應用，具體涉及一種以3,5^-二羧基苯基硼酸作為配體與Fe³⁺組裝制備新的具有過氧化物模擬酶性質鐵基金屬有機框架材料(Fe-MOFs)的方法及其用于環境水樣中F^-的檢測。

背景技術

氟離子是人體所必須的微量元素，對有機體的作用非常大。它對人體的生理功能主要是在牙齒和骨骼的形成及代謝過程中的重要作用。其廣泛存在于地表、煤炭、水體和礦石中，若煤炭和礦石中含氟量過高的話則會對人類健康生活產生不利的影響。例如，煤炭燃燒過程中，以四氟化硅形式排放到環境中，經雨水進入水源，導致水中氟元素含量過高。世界衛生組織(WHO)建議飲用水中F^-的最大限量應為1.5ppm，過量攝入氟化物可能導致氟中毒、尿石癥和許多嚴重的神經退行性疾病。因此，對自然環境中F^-的定量檢測有重要意義。

目前F^-檢測的常規分析技術包括基于離子選擇性電極的電位分析法、色譜法、和光譜測定法等。在這些分析方法中，離子選擇電極法檢測樣品中的F^-含量操作簡便，但是針對特殊的樣品，難以準確和精確地達到痕量分析的水平,受到檢測環境、電極材料、干擾離子、pH影響。色譜法儀器昂貴，對樣品要求很高，樣品必須透亮而且不含雜質，且不能在線監測。而光譜測定法因其簡單、成本低、操作簡單、響應時間快而成為強有力的工具。特別具有獨特光學特性的納米材料，由于其簡單、成本效益高、速度快，為F^-傳感提供了便利。近年來,由于其易于制造、低成本、高靈敏度和良好的生物相容性，許多納米材料包括金納米材料，量子點，金屬有機框架(MOFs)，上轉換納米粒子等設計各種各樣的納米傳感器用于檢測F^-。因此，開發可靠、快速、易操作、實時和可視化檢測水樣中F^-的技術，尤其是對資源有限的國家和偏遠地區來說是十分有必要的。鑒于此，開發新的納米探針用于可視化的高靈敏檢測F^-具有重要的意義。

納米酶是具有類酶特性的納米材料，但優于天然酶，納米酶通常成本低、穩定、批量生產。此外，納米材料獨特的理化性質不僅賦予納米酶多種功能，而且為合理設計和未來應用提供了更多的可能性。近年來，研究發現許多具有多孔性質和高比表面積的MOFs納米材料具有模擬酶的性質。通常使用銅、鎳、錳、鈷、鐵金屬簇和苯二甲酸、苯三甲酸、苯基卟吩等配體較容易組裝成為具備過氧化物酶性質的MOFs材料，廣泛應用于藥學、生物科技、環境等領域。然而，美中不足的是，目前報道的納米酶的種類還遠遠不夠，部分材料的催化性能比較低且不易被修飾。因此探索或者發展更多具有較高酶活性的納米酶仍然需要更多的努力。

發明內容

本發明首次以3,5-二羧基苯基硼酸(5-bop)作為配體與Fe³⁺組裝，通過簡單的溶劑熱法，在油浴鍋中成功制備一種新的具有過氧化物模擬酶性質的鐵基金屬有機框架材料Fe-MOFs，并將其用于環境水樣中F^-的檢測。

本發明的目的在于制備一種新的具有過氧化物模擬酶性質的鐵基金屬有機框架材料Fe-MOFs，構建了比色檢測F^-的新方法。該方法具有較高的選擇性和靈敏度，對于環境監測中F^-的檢測有很大的應用潛力。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：