Eu-MOFs/CDs双色荧光材料及其制备与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种Eu-MOFs/CDs双色荧光材料及其制备与应用，其是以铕离子、均苯三甲酸、碳量子点为原料，在N,N-二甲基甲酰胺、蒸馏水和环己醇混合制成的溶剂中通过热处理制备得到所述双色荧光材料。在紫外灯照射下，将该材料分散于有机溶剂中会发射出红色荧光，分散于水中会发射出蓝色荧光，因此，可将该材料用于制备有机溶剂中水含量测定的荧光比色传感器，所制得的传感器灵敏度高、稳定性好、成本低，具有较好的推广价值及应用前景。

【技术实现步骤摘要】
Eu-MOFs/CDs双色荧光材料及其制备与应用
本专利技术属于材料制备领域，具体涉及一种Eu-MOFs/CDs双色荧光材料及其制备方法与应用。
技术介绍
金属有机骨架化合物（Metal-OrganicFramworks，MOFs）是近十几年来配位化学发展最快的一个方向，是一个涉及无机化学、有机化学和配位化学等多学科的崭新科研课题。MOFs通常是指由无机簇和有机配体相连接形成的具有周期网格结构的晶体材料。MOFs大多是由羧酸类有机配体和金属离子构成的。这类材料空隙率高，吸附量大，热稳定性好，其结构中的有机和无机组分多样，且合成方法相对简单。作为一类重要的杂化无机-有机材料，MOFs因其不仅具有独特的拓扑学结构，且其应用也非常广泛，而受到广泛关注。以铕离子（Eu3+）为配位中心的Eu-MOFs由于Eu3+独特的能级结构而具有独特的红色荧光。碳量子点（Carbonbaseddots，CDs）是指由碳纳米材料组成的，具有一定发光活性的纳米材料。从结构组成而言，CDs主要由纳米尺度的碳核和表面的官能团组成。与传统量子点相比，碳量子点具有简单易得、价格低廉、光学稳定、亲水性好、表面易修饰及生物相容性好等优点。在分析检测和生物成像等方面有广阔的应用前景，逐渐成为了人们关注的热点。目前所报道的许多蓝色发光的CDs都具有较高的荧光量子效率，因此适合于与红色发光的Eu-MOFs复合制备成具有双色荧光活性的发光材料。有机溶剂中最常见的杂质之一是水。水的存在有时候对化学反应的影响很大，如影响反应产物的生成以及反应速率等，在医药化工产业中，水在生产过程中会影响药物生产效率并对成品组分带来严重的干扰。因此对有机溶剂中的水含量进行定量分析显得非常重要。卡尔·费休法是有机溶剂中水含量测定方法中最为经典的，此方法有很高的灵敏性，不但能对液体样品中的水含量进行检测，而且也能对固体样品中水的含量进行检测，但卡尔·费休法还是具有一些不足之处，如操作不便、易有干扰且需要特定的仪器和经过培训的人员进行操作等。除此之外，测定水含量的方法还有很多，如气相色谱法、液相色谱法和红外光谱法等。荧光传感器由于具有操作简单、重现性好、稳定性强等优点而备受关注。在水含量荧光传感器的设计过程中，荧光染料的选择十分重要，荧光染料必须具有良好的光化学性能。目前，罗丹明、烯丙基吖啶橙、萘酰亚胺及其衍生物等荧光材料都对水有很好的响应，基于这些染料制备的传感器在对水含量的检测中也取得了很好的结果，然而当前的荧光传感器仍存在灵敏度不理想的缺点。此外，荧光传感器的设计中，如何让染料分子固定在传感器表面上对检测的稳定性和灵敏度有着至关重要的影响。综合以上原因，目前在工业应用领域急需发展一种高灵敏、低成本、稳定性好、寿命长的有机溶剂水含量传感器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Eu-MOFs/CDs双色荧光材料及其制备方法与应用，其制备方法操作简单、成本低廉，产率高；在紫外灯照射下，将该双色荧光材料分散于有机溶剂中会发射出红色荧光，分散于水中会发射出蓝色荧光，因此可将该材料用于制备有机溶剂中水含量测定的荧光比色传感器。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种Eu-MOFs/CDs双色荧光材料的制备方法包括以下步骤：1）将N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、环己醇与蒸馏水混合作为溶剂；2）将铕离子、均苯三甲酸（H3BTC）和碳量子点（CDs）共同溶解于步骤1）所得溶剂中；3）用二丁胺和HNO3调节步骤2）所得溶液至弱酸性；4）将步骤3）配制好的混合液经室温搅拌后，在静置条件下加热进行反应；5）反应结束后离心，所得沉淀依次用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇洗涤、离心后，经干燥制得所述Eu-MOFs/CDs双色荧光材料。步骤1）中所用N,N-二甲基甲酰胺占溶剂总重量的60%-99%；所用环己醇占溶剂总重量的1%-20%；所用蒸馏水占溶剂总重量的1%-20%。步骤2）中铕离子的来源包括硝酸铕、氯化铕、六水合硝酸铕，其用量为0.3mmol/L-30mmol/L；均苯三甲酸的用量为0.3mmol/L-30mmol/L；碳量子点的荧光量子产率为3%-90%，呈蓝色荧光，其用量为10mg/L-800mg/L。步骤3）所得弱酸性混合液的pH值为4-6，其二丁胺的用量为0.1mL/L-10mL/L，HNO3的用量为0.1mL/L-10mL/L。步骤4）中的搅拌时间为0.5-5h；步骤4）中的加热方法为常压加热或水热反应釜加热，加热温度为60-100℃，加热时间为2-48h。步骤5）所述干燥的温度为50-100℃。所述Eu-MOFs/CDs双色荧光材料可用于制备荧光比色传感器，以测定有机溶剂中的水含量。本专利技术利用红色荧光的Eu-MOFs把蓝色荧光的CDs装于其空腔内，制得双色荧光的Eu-MOFs/CDs。当该材料分散于有机溶剂中，Eu-MOFs空腔中的CDs处于聚集态，荧光活性极弱，因此，Eu-MOFs/CDs在紫外灯照射下仅表现出Eu-MOFs的红色荧光；当该材料分散于水中，Eu-MOFs空腔中的CDs被逐渐释放到溶液中，从而在紫外灯照射下表现出蓝色荧光，同时，Eu-MOFs的红色荧光由于水分子中羟基的猝灭作用而被严重抑制。因此，本专利技术制备的Eu-MOFs/CDs双色荧光材料可用于制备荧光比色传感器，根据其荧光颜色的变化以测定有机溶剂中的水含量。相比于现有的一些检测技术，本专利技术双色荧光材料合成路线简单、成本投入少，后处理方便、可直接对有机溶剂中的水含量进行高灵敏度的识别，适合放大合成和实际生产应用。附图说明图1为本专利技术Eu-MOFs/CDs双色荧光材料的SEM扫描图。图2为本专利技术Eu-MOFs/-CDs双色荧光材料分散于乙醇和水中的荧光光谱及紫外-可见光谱图。图3为乙醇溶剂中水含量不同时，本专利技术Eu-MOFs/-CDs双色荧光材料与溶剂作用得到的荧光光谱变化图；其乙醇溶剂中含水量的百分数分别为：0，0.2%，0.5%，1%，2%，4%，6%，10%，20%，30%，40%，50%（V/V）。具体实施方式一种Eu-MOFs/CDs双色荧光材料的制备方法为：将N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、环己醇与蒸馏水混合作为溶剂；将铕离子、均苯三甲酸（H3BTC）和碳量子点（CDs）共同溶解于所得溶剂中；用二丁胺和HNO3调节溶液至pH值为4-6；将配制好的混合液经室温搅拌0.5-5h后，在静置条件下采用常压加热或水热反应釜加热至60-100℃进行反应，加热时间为2-48h；反应结束后离心，所得沉淀依次用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇洗涤、离心后，经50-100℃干燥制得所述Eu-MOFs/CDs双色荧光材料。所用N,N-二甲基甲酰胺占溶剂总重量的60%-99%；所用环己醇占溶剂总重量的1%-20%；所用蒸馏水占溶剂总重量的1%-20%。所用铕离子的来源包括硝酸铕、氯化铕、六水合硝酸铕，其用量为0.3mmol/L-30mmol/L；所用均苯三甲酸的用量为0.3mmol/L-30mmol/L；所用碳量子点的荧光量子产率为3%-90%，呈蓝色荧光，其用量为10mg/L-800mg/L。所用二丁胺的用量为0.1mL/L-10mL/L，所用HNO3的用量为0.1mL/L-10mL/L。所述Eu-M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Eu‑MOFs/CDs双色荧光材料，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：1）将N,N‑二甲基甲酰胺、环己醇与蒸馏水混合作为溶剂；2）将铕离子、均苯三甲酸和碳量子点共同溶解于步骤1）所得溶剂中；3）用二丁胺和HNO3调节步骤2）所得溶液至弱酸性；4）将步骤3）配制好的混合液经室温搅拌后，在静置条件下加热进行反应；5）反应结束后离心，所得沉淀依次用N,N‑二甲基甲酰胺、乙醇洗涤、离心后，经干燥制得所述Eu‑MOFs/CDs双色荧光材料。

【技术特征摘要】
1.一种Eu-MOFs/CDs双色荧光材料，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：1）将N,N-二甲基甲酰胺、环己醇与蒸馏水混合作为溶剂；2）将铕离子、均苯三甲酸和碳量子点共同溶解于步骤1）所得溶剂中；3）用二丁胺和HNO3调节步骤2）所得溶液至弱酸性；4）将步骤3）配制好的混合液经室温搅拌后，在静置条件下加热进行反应；5）反应结束后离心，所得沉淀依次用N,N-二甲基甲酰胺、乙醇洗涤，离心后，经干燥制得所述Eu-MOFs/CDs双色荧光材料。2.根据权利要求1所述Eu-MOFs/CDs双色荧光材料，其特征在于：步骤1）中所用N,N-二甲基甲酰胺占溶剂总重量的60%-99%；所用环己醇占溶剂总重量的1%-20%；所用蒸馏水占溶剂总重量的1%-20%；N,N-二甲基甲酰胺、环己醇和蒸馏水占溶剂总重量的百分数之和为100%。3.根据权利要求1所述Eu-MOFs/CDs双色荧光材料，其特征在于：步骤2）中铕离子的来源包括硝酸铕、氯化铕、六...

【专利技术属性】
技术研发人员：董永强，池毓务，蔡建华，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35