一种Zn-MOFs金属有机晶态材料，合成方法及其在传感识别抗生素中的应用技术

本发明专利技术提供了一种Zn金属基有机晶态材料的制备及其传感识别抗生素的应用，属于晶态材料的技术领域。该金属有机框架材料的化学分子式为{[Zn2(HL)2]·H2O}n，L为有机配体4‑(2,4,6‑羧基苯基)‑2,2':6',2"‑三联吡啶。该晶态材料的最小不对称单元中包含两个未完全脱质子的配体，两个Zn

【技术实现步骤摘要】
一种Zn-MOFs金属有机晶态材料，合成方法及其在传感识别抗生素中的应用
本专利技术涉及一种以4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶为有机配体、锌为金属中心形成的金属有机框架材料，以及室温下通过检测该化合物在含不同抗生素的水溶液体系中的荧光强度，来迅速的识别出呋喃类抗生素(呋喃西林、呋喃唑酮、呋喃妥因)。
技术介绍
抗生素作为一种能抑制和杀灭细菌的药物，已被广泛用于医疗卫生、畜禽养殖、农业生产等行业，为社会的经济发展做出了很大的贡献。我国是抗生素的生产和使用大国，但是抗生素的不合理应用的现象普遍存在，导致抗生素污染成为自然界水体环境中污染源之一，抗生素残留对人体健康有着十分严重的危害，包括“三致”(致癌、致畸、致突变)作用、人体对此类药物的长期暴露，通常不会造成急性中毒，而主要是引起慢性中毒。由于抗生素在废水中的浓度相对较低，所以抗生素的检测一般都是微量或是痕量分析，常采用具有高灵敏度的仪器进行检测。因此，为了更好的了解废水中抗生素对自然界水环境和人类健康的影响，建立一种灵敏、快速、高效、可靠定性定量检测方法是十分重要的。金属有机框架材料由于其结构和孔隙度可调，大量新型MOFs在许多领域具有潜在应用，包括气体储存和分离，传感，质子传导，催化等。其中，发光的MOFs因为它们具有高灵敏度、低成本和快速简单的优点，作为光学传感器已经吸引了很多研究者们的关注。据报道，一些发光的MOFs传感器已经应用于检测抗生素。但是，很多发光的MOFs都是不稳定的，因此只能在非水溶剂中检测抗生素。因此，在水介质中检测抗生素是非常有价值的。
技术实现思路
本专利技术提供一种4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn基金属有机框架材料的合成及其在抗生素识别方面的应用，该金属有机框架化合物属于三斜晶系，空间群为P-1，最小不对称单元中包含两个未完全脱质子的配体，两个Zn2+离子，一个游离的水分子。每个Zn2+离子和两个氧原子，三个氮原子配位，形成一个扭曲的六面体构型。由两个Zn2+离子和两个配体组成一个Zn2(HL)2单元，四个Zn2(HL)2单元相连形成一个[Zn2(HL)2]4单元。[Zn2(HL)2]4单元中的四个Zn原子组成了一个平行四边形构型，[Zn2(HL)2]4单元向外扩展形成网状的二维结构，其中游离的水分子分布在四边形的孔洞中，水分子与临近的羧基形成氢键。该化合物对呋喃类抗生素(呋喃西林、呋喃唑酮、呋喃妥因)具有荧光识别作用，并且灵敏、快速、高效、可靠定性定量，适用于工业化生产。一种4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn基金属有机框架材料的合成及其在抗生素识别方面的应用，其化学通式为：{[Zn2(HL)2]·H2O}n，简称Zn-MOFs。其中n代表该材料的内部分子组成为最简分子式的无限交替排列，L表示4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶。该有机晶态材料的化学分子式为C48H28N6O13Zn2，所使用的有机配体的结构如下：该晶态材料属于三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为：α＝103.026°，β＝98.664°，γ＝90.952°。所述的Zn-MOFs金属有机框架材料的制备方法，步骤如下：在密封条件下，有机配体L与六水合硝酸锌在蒸馏水与乙腈的混合溶液中，滴加稀硝酸溶液，经由溶剂热反应得到晶体结构的金属有机框架材料。即4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属基有机框架材料。所述的有机配体L与六水合硝酸锌的摩尔比为1:1-4，乙腈与蒸馏水的混合溶液相对于有机配体L与六水合硝酸锌过量，乙腈、蒸馏水的体积比为1：0.12-4，进一步优选为乙腈、蒸馏水的体积比为1：3.5(每0.025mmol的有机配体4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶对应2ml的乙腈与7ml的蒸馏水)，稀硝酸溶液的浓度为0.2-0.6mM，进一步优选为稀硝酸溶液的浓度为0.3mM，调节反应体系的pH值到4.5-5.5。溶剂热反应条件为160-180℃，反应时间为70-90小时；进一步优选为溶剂热反应条件为180℃，反应时间为80小时。本专利技术提供一种可荧光识别呋喃类(呋喃西林、呋喃唑酮、呋喃妥因)抗生素的4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属基有机框架材料的方法，取制备得到的4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属基有机框架材料5mg，分别加入到10mL含有不同抗生素的水溶液中((FFC、PCL、SMZ、SDZ、FZD、NZF、NFT、CAP、MDZ、ODZ、RDZ、DTZ)，浓度为0.2mmolL-1，室温超声震荡30分钟，取出装入4ml比色皿中，在荧光光度分析仪上测试荧光强度。所述的荧光较强的4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属基有机框架材料在水溶液体系中识别呋喃类(呋喃西林、呋喃唑酮、呋喃妥因)抗生素的应用。其中本专利技术所提及的室温均指常压下的环境温度。本专利技术包含Zn-MOFs的晶体培养方法，测试方法以及数据研究。本专利技术包含Zn-MOFs红外数据的测试和研究。本专利技术包含Zn-MOFs荧光测试分析数据研究。本专利技术包含Zn-MOFsX-射线单晶衍射仪测试和数据研究。本专利技术开发了一种基于4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属基有机框架材料，实验证明，该材料具有良好的荧光特性，可应用于荧光材料领域。本专利技术进一步公开了此种金属有机框架晶体的生长方法，是通过溶剂热法培养得到的。使用日本Rigaku公司的小分子型单晶X-射线衍射仪收集衍射数据，衍射仪配备石墨单色器以及射线作为X-射线源，整个过程在293K下测得衍射强度与晶胞参数等数据，并用扫描技术，对所收集的数据进行经验吸收校正，晶体结构使用晶体解析软件Olex2中的ShelXT子程序利用直接法解出，数据精修利用SHELXTL-2014程序完成。得到晶体学数据如下所示。本专利技术公开的Zn-MOFs金属有机框架材料合成的优点在于：(1)反应条件简单，易于重复大量合成，合成条件温和，反应易于控制；(2)有选择性的合成荧光较强的金属有机晶态材料。本专利技术红外光谱测定的方法如下：将金属有机框架材料与KBr以质量比为1:100混合研磨压薄片测定红外光谱。本专利技术测定荧光数据的测定方法如下：将金属有机框架材料常温条件下测定270nm激发波长条件下的固体荧光性能。附图说明图1为实施例1所制备的4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属有机框架材料的配位环境图。图2为实施例1所制备的4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属有机框架材料的三维堆积图。图3为实施例1所制备的4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属有机框架材料的红外吸收图。图4为实施例1所制备的4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属有机框架材料在所选抗生素水的悬浊液中的荧光强度图。图5为实施例1所制备的4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶Zn金属有机框架材料在所选抗生素水的悬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Zn‑MOFs金属有机晶态材料，其特征在于，化学分子式为{[Zn2(HL)2]·H2O}n，其中n代表该材料的内部分子组成为最简分子式的无限交替排列，L为有机配体4‑(2,4,6‑羧基苯基)‑2,2':6',2"‑三联吡啶。

【技术特征摘要】
1.一种Zn-MOFs金属有机晶态材料，其特征在于，化学分子式为{[Zn2(HL)2]·H2O}n，其中n代表该材料的内部分子组成为最简分子式的无限交替排列，L为有机配体4-(2,4,6-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶。2.根据权利要求1所述的Zn-MOFs金属有机晶态材料，其特征在于，该晶态材料的最小不对称单元中包含两个未完全脱质子的配体，两个Zn2+离子，一个游离的水分子，每个Zn2+离子和两个氧原子，三个氮原子配位，形成一个扭曲的六面体构型。3.根据权利要求1所述的Zn-MOFs金属有机框架材料，其特征在于，该金属有机框架材料的化学分子式为C48H28N6O13Zn2，其使用的有机配体分子结构式如下：所述的Zn-MOFs金属有机框架材料属于三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为：α＝103.026°，β＝98.664°，γ＝90.952°。4.根据权利要求1-3任一项所述的Zn-MOFs金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：在密封条件下，有机配体L与六水合硝酸锌在蒸馏水与乙腈的混合溶液中，滴加稀硝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，魏君华，易经纬，吴亚盘，张健，吴涛，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42