具有活性位点的二维孔道锌化合物的制备及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种具有活性位点的二维孔道锌化合物，所述锌化合物的化学式为Zn(CH3COOH)2·2H2O，三斜晶系，空间群为P‑1，晶胞参数为

Preparation and Application of Two-Dimensional Porous Zinc Compounds with Active Sites

The present invention relates to a two-dimensional porous zinc compound with an active site. The chemical formula of the zinc compound is zinc (CH3COOH) 2.2H2O, triclinic system, space group P_1, and cell parameter P_1.

【技术实现步骤摘要】
具有活性位点的二维孔道锌化合物的制备及其应用
本专利技术涉及隔化合物
，尤其涉及一种具有活性位点的二维孔道锌化合物的制备及其应用。
技术介绍
砷(Ⅲ)离子是具有显著和生物毒性的重金属离子，As3+离子一旦进入环境后，不易被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化、分散以及富集过程(即迁移)。As3+离子不会像有机污染物那样在环境中被快速分解，而是通过大气、水、食品等进入人体，在人体某些器官内积累，造成慢性中毒，危害人体健康，不幸的是，在工业生产中，工业废水中往往砷的含量远远超标。由于砷(Ⅲ)离子浓度过高就会产生毒性效应，这使的人们急需发展一种高灵敏度、高选择性的方法来检测环境中As3+离子的含量。为了使As3+离子的检测限在ppb水平，各种有效的方法已经被人们所发展。然而，目前大多数的方法要么需要昂贵的设备，复杂的技术，要么就涉及多样本操作及时间的消耗。电化学的方法因简单，安全，快捷，低成本以及低检测限的优势，已成为检测重金属离子中最受欢迎的技术之一。电化学检测As3+离子是一个可选择的路径，一些化学改良电极被用来检测As3+离子。到目前为止，人们一直尝试用化学修饰电极来降低As3+离子的检测极限。然而，修饰电极材料的寻找将是最大的挑战。因此，深入开展将电化学传感技术与金属-有机孔道聚合物相结合，对发展高选择性、高灵敏度、微型化和实用性强的新型化学/纳米传感分析技术具有重要的理论和实际意义。同时，在衡量重金属离子检测、监控及治理方面具有十分重要的应用前景。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，提出一种用于检测砷离子的具有活性位点的二维孔道锌化合物。一种具有活性位点的二维孔道锌化合物，所述锌化合物的配位模式如图1所示。优选的，所述锌化合物的化学式为Zn(CH3COOH)2·2H2O，三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为α＝γ＝100°，β＝96°，Z＝2。优选的，所述锌化合物具有二维的孔道结构，结构如图2所示。优选的，一种具有活性位点的二维孔道锌化合物的制备方法，方法步骤如下：S1：将0.10mmol的bpyp配体和0.10mmol的H2sba配体混合后得到的混合物与0.20mmol的Zn(CH3COOH)2·2H2O一起放入10mL的反应釜中，加入1.5mLN,N'-二甲基乙酰胺(DMA)溶剂和1mL乙腈溶液，滴加3滴HNO3和0.5mL去离子水，测量其pH为4.5-5.5，此时溶液为透明液体；S2：将小玻璃瓶密封加热到100-110℃，持续加热5-10天，然后以5℃/h的速率降到室温，有无色的块状晶体析出，即得。优选的，所述HNO3的质量浓度为50-62％。本专利技术提出的一种具有活性位点的二维孔道锌化合物在As3+离子的检测中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果在于：本专利技术提出的一种具有活性位点的二维孔道锌化合物，具有高的热稳定性，孔道框架能稳定到300℃，可在pH为3.5-11.5的水中稳定存在。金属-有机纳米孔道聚合物具有稳定性高、比表面积大等优点，使得重金属离子很容易高密度地富集在其孔道上，加上纳米孔道材料可以降低底物的过电位，增大响应电流，增大被测物及产物在电极表面的吸附，所以对目标分析物灵敏度高、响应速度快。本专利技术中化合物的二维孔道与砷离子相匹配，且孔道中的活性位点能够与砷离子发生相互作用，因此该化合物对一些物质的探针具有特定性，在检测目标金属离子时不受其它离子的影响，对目标分析物选择性好。将金属-有机纳米孔道聚合物材料直接覆盖在内参比金属电极表面，由于省去了电极内充液，从而消除了金属离子从内充液经电极膜向样品溶液的扩散作用，有效降低了金属离子通量对电极检出限的影响，提高了检测的灵敏度。此外，金属-有机孔道聚合物与电化学传感器相结合，使得使用过程中易于操纵，回收循环利用也变得方便，不会造成环境二次污染。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是实施例1中锌原子的配位模式；图2是实施例1锌化合物的二维的孔道结构；图3是实施例1锌化合物框架的热重曲线；图4是循环伏安法(CVS)探针各个电极的传导性；图5是修饰电极AuNPs/MOF-1/GCE对砷离子的浓度在5×10-13mol/L-9×10-8mol/L的检测曲线；图6是修饰电极AuNPs/MOF-1/GCE对砷离子的浓度在5×10-13mol/L-9×10-8mol/L的浓度范围内展现出很好的线性关系；图7是；修饰电极AuNPs/1/GCE对不同金属离子的选择性。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。实施例1一种具有活性位点的二维孔道锌化合物的制备方法：S1：将0.10mmol的bpyp配体和0.10mmol的H2sba配体混合后得到的混合物与0.20mmol的Zn(CH3COOH)2·2H2O一起放入10ml的反应釜中，加入1.5mLN,N'-二甲基乙酰胺(DMA)溶剂和1mL乙腈溶液，滴加3滴HNO3(质量浓度为62％)和0.5mL去离子水，测量其pH为5.0，此时溶液为透明液体；S2：将小玻璃瓶密封加热到105℃，持续加热6天，然后以5℃/h的速率降到室温，此时小玻璃瓶内有无色的块状晶体析出，产率65％。配合物[Zn2(bpyp)(sba)2]n·H2O的结构测定：将晶体用DMF洗干净后，挑选质量和尺寸合适的晶体置于Bruker-AXSSMARTCCDX-单晶仪上，两个晶体数据用单色纯化的Mo-Kα射线进行扫描(石墨单色器)，其中λ为ω为0.3°，收集两个晶体的衍射数据，SAINT软件进行衍射数据的还原，用SADABS路线进行吸收校正。晶体结构采用直接法通过SHELXTL软件进行解析，用(F2)最小二乘法对锌化合物的非氢原子和氢原子坐标，各向同性温度因子和各向异性温度因子精修至收敛。锌化合物的解析和精修用SHELXL-97程序包完成。锌化合物的相关晶体学数据列于表1中。表1锌化合物的晶体数据aR1＝Σ||Fo|–|Fc|)/Σ|Fo|；wR2＝[Σw(Fo2–Fc2)2/Σw(Fo2)2]1/2配合物[Zn2(bpyp)(sba)2]n·H2O的结构描述在水热合成条件下得到了一例具有活性位点的二维(2D)孔道锌化合物[Zn2(bpyp)(sba)2]n·H2O(1)。单晶衍射分析表明锌化合物具有P-1三斜晶系。如图1中所示，锌化合物中Zn1原子是五配位的模式，空间几何构型为扭曲的三角双锥，其中参与配位的四个氧原子来自四个质子化的sba配体，一个氮原子来自bpyp配体。锌化合物中，完全质子化的sba配体上的羧基采取双齿单配位的模式与锌原子配位，形状一维的环状结构，这些一维的环状结构通过bpyp配体连接形成二维的孔道结构，如图2所示。经仔细的观察发现，锌化合物中存在两种活性基团吡啶基和磺酰基。配合物[Zn2(bpyp)(sba)2]n·H2O的稳定性将合成的晶体用DMF多次清洗，直到晶体纯净，然后在室温下烘干以备用。为了研究化合物[Zn2(bpyp)(sba)2]n·H2O(1)框架的稳定性，对锌化合物进行了热重分析，如图3。热重曲线分析发现锌化合物的框架能稳定到300℃。此外，还研究了锌化合物在水中不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有活性位点的二维孔道锌化合物，其特征在于，所述锌化合物的配位模式如图1所示。

【技术特征摘要】
1.一种具有活性位点的二维孔道锌化合物，其特征在于，所述锌化合物的配位模式如图1所示。2.根据权利要求1所述的一种具有活性位点的二维锌化合物，其特征在于，所述锌化合物的化学式为Zn(CH3COOH)2·2H2O，三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为α＝γ＝100°，β＝96°，Z＝2。3.根据权利要求1所述的一种具有活性位点的二维孔道锌化合物，其特征在于，所述锌化合物具有二维的孔道结构，结构如图2所示。4.根据权利要求1所述的一种具有活性位点的二维孔道锌化合物的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：S1：将0.10mmol的bpyp配体和0.10mmol的H2sba配体混合后得到的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：金俊成，徐光年，陈昌明，杨梅，周恩红，
申请(专利权)人：皖西学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34