一种具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有荧光识别性能的钴基金属‑有机框架，其化学式为C

A cobalt based metal organic framework with fluorescence recognition performance and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架及其制备方法
本专利技术涉及一种具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架及其制备方法，属于功能配合物材料制备领域。
技术介绍
由于具有高孔隙率和大的比表面积等结构特性以及在环境保护与人类健康等方面的潜在应用，金属-有机框架(MOFs)受到化学和材料科学研究者们的广泛关注。众所周知，铁元素和铬元素是生命体系中的重要元素，也是人体必需的微量元素。Fe3+在氧气吸收和代谢过程中承担着重要作用，然而，Fe3+过量或缺乏会引起内毒素血症或肝硬化等疾病。而铬元素在糖、蛋白质和核酸的代谢中起着至关重要的作用，Cr3+是葡萄糖耐量因子(GTF)的必要成分，缺乏会导致糖尿病和心血管疾病，且过量摄入会破坏细胞成分,引发癌症。与铁和铬元素不同，铝元素不是人体必需的微量元素，但人体摄入大量的铝离子，会引起中枢神经类的疾病，如：阿尔茨海默病，帕金森病和肌萎缩侧索硬化症等。铁元素、铬元素和铝元素在人们的日常生活中有着广泛的应用，比如在工农业生产中，修建道路和桥梁、制造轮船、建造房屋和土建等均离不开钢铁构件，中国年产钢材4亿多吨、铸件3350万吨。而铬是金属中硬度最大的，并以优良的银白色金属光泽应用于电镀工业。含铬12％的钢称为“不锈钢”。可用于制造不锈钢、汽车零件、工具、磁带和录像带等。铝元素在地球上的含量位列第三，在铝箔、容器、造纸业、漂白剂、食品添加剂和铝基药物等方面有着广泛的应用。随着工业化的不断发展，工业废渣和废液的不断排放，铁离子、铬离子和铝离子在土壤和水源中的含量逐渐增加，对环境和人类健康十分不利。世界卫生组织也规定了成人每天摄入铬元素含量为50-200微克，成年女性每天摄入铁元素含量为14-28毫克，成年男性每天摄入铁元素含量为5-9毫克，成人每天摄入的铝离子含量不超过4毫克。开发能够及时准确地监测污染物的技术十分重要。目前，探测金属离子的方法有原子吸收光谱(AAS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、中子活化分析、高压液相色谱法(HPLC)和荧光传感等。与其他探测技术相比，MOFs材料的荧光传感具有选择性高、灵敏度高、耗时少、成本低和易操作等优点，因此研究用于检测Fe3+、Cr3+和Al3+的多功能MOF荧光材料显得尤为重要。参见：[1]Zhan,Z.Y.；Liang,X.Y.；Zhang,X.L.；Jia,Y.J.；Hu,M.DaltonTrans.2019,48,1786-1794；[2]Yan,W.；Zhang,C.L.；Chen,S.G.；Han,L.J.；Zheng,H.G.ACSAppl.Mater.Interfaces2017,9,1629-1634。荧光传感具有三种表现形式：荧光猝灭、荧光增强和荧光颜色改变。相比于其他两种传感，基于荧光增强效应的传感具有灵敏度高和识别容易的优点，因此合成具有荧光增强效应的荧光探针具有重要的应用价值。此外，荧光猝灭效应在荧光识别中最常见，而荧光增强效应的传感相对较少。目前，对铁离子、铬离子和铝离子具有荧光增强效应的探针均有相关报道，但是通过荧光增强效应同时识别三种离子的多功能荧光探针是少见的。参见：[1]Singha,D.K.；Mahata,P.Inorg.Chem.2015,54,6373-6379；[2]Dutta,B.；Jana,R.；Bhanja,A.K.；Ray,P.P.；Sinha,C.；Mir,M.H.Inorg.Chem.2019,58,2686-2694；[3]Cui,Y.J.；Yue,D.；Huang,Y.K.；Zhang,J.；Wang,Z.Y.；Yang,D.R.；Qian,G.D.Chem.Commun.2019,55,11231-11234。因此有必要专利技术一种新的能够高效识别Fe3+、Cr3+和Al3+的多功能荧光探针和具有较低检测限的钴基金属-有机框架及其制备方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种对Fe3+、Cr3+和Al3+具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架及其制备方法，该制备方法基于苯并噻二唑基团的强吸电子能力以及1,3,5-均苯三甲酸的强配位能力，为制备对Fe3+、Cr3+和Al3+具有荧光识别的金属-有机框架指明新的方向；该钴基金属-有机框架是首例对Fe3+、Cr3+和Al3+具有荧光增强效应的多功能荧光探针，具有高灵敏度和低检测限，检测限分别为0.13μM(Fe3+)、0.10μM(Cr3+)和0.10μM(Al3+)，在荧光识别有害金属离子方面具有潜在的应用价值。本专利技术是这样实现的：本专利技术提供一种具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架，其化学式为C54H34Co3N18O14S3。进一步地，所述具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架的晶体结晶于三斜晶系，空间群为其晶胞参数为：α＝72.422(3)°，β＝80.969(2)°，γ＝83.826(2)°。本专利技术还提供一种具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将六水合硝酸钴、4,7-二(1H-咪唑-1-基)-2,1,3-苯并噻二唑、1,3,5-均苯三甲酸、N,N-二甲基乙酰胺和乙醇加入特氟龙高压反应釜中，超声使其混合均匀，然后加入蒸馏水，继续超声使其混合均匀；步骤二：将上述混合物升温至110-130℃，反应72-84小时后，降温至25-35℃，得到橙红色条状晶体；步骤三：收集上述橙红色条状晶体，使用蒸馏水进行洗涤，在空气中干燥后，即可得到具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架。进一步地，六水合硝酸钴、4,7-二(1H-咪唑-1-基)-2,1,3-苯并噻二唑、1,3,5-均苯三甲酸、N,N-二甲基乙酰胺、乙醇和蒸馏水的用量比例分别为(0.03-0.07毫摩尔)、(0.03-0.07毫摩尔)、(0.05-0.15毫摩尔)、(4.0-5.0毫升)、(1.0-2.0毫升)、(2.0-3.0毫升)。进一步地，六水合硝酸钴、4,7-二(1H-咪唑-1-基)-2,1,3-苯并噻二唑、1,3,5-均苯三甲酸、N,N-二甲基乙酰胺、乙醇和蒸馏水的用量分别为0.05毫摩尔、0.05毫摩尔、0.1毫摩尔、4毫升、1毫升、2毫升。进一步地，将上述混合物升温至120℃，反应72小时后，24小时内降温至30℃，得到橙红色条状晶体。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的制备方法基于苯并噻二唑基团的强吸电子能力以及1,3,5-均苯三甲酸的强配位能力，为制备对Fe3+、Cr3+和Al3+具有荧光识别的金属-有机框架指明新的方向；该具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架是首例对Fe3+、Cr3+和Al3+具有荧光增强效应的多功能荧光探针，并且具有高灵敏度和低检测限，检测限分别为0.13μM(Fe3+)、0.10μM(Cr3+)和0.10μM(Al3+)，在荧光识别有害金属离子方面具有潜在的应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架，其特征在于：所述具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架的化学式组成为C

【技术特征摘要】
1.一种具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架，其特征在于：所述具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架的化学式组成为C54H34Co3N18O14S3。


2.如权利要求1所述的具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架，其特征在于：所述具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架的晶体结晶于三斜晶系，空间群为晶胞参数为：α＝72.422(3)°，β＝80.969(2)°，γ＝83.826(2)°。


3.一种如权利要求1-2任一项所述的具有荧光识别性能的钴基金属-有机框架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将六水合硝酸钴、4,7-二(1H-咪唑-1-基)-2,1,3-苯并噻二唑、1,3,5-均苯三甲酸、N,N-二甲基乙酰胺和乙醇加入特氟龙高压反应釜中，超声使其混合均匀，然后加入蒸馏水，继续超声使其混合均匀；
步骤二：将上述混合物升温至110-130℃，反应72-84小时后，降温至25-35℃，得到橙红色条状...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘遂军，田雪梅，郑腾飞，陈景林，温和瑞，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36