一种Cd-MOF配合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种Cd‑MOF配合物及其制备方法和应用，属于金属有机框架材料技术领域。本发明专利技术提供的Cd‑MOF配合物，化学组成为Cd

【技术实现步骤摘要】
一种Cd-MOF配合物及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属有机框架材料
，具体涉及一种Cd-MOF配合物及其制备方法和应用。
技术介绍
在过去的几十年里，随着现代工业的快速增长，越来越多的有害化学污染物被释放到环境中，包括重金属离子、挥发性有机试剂和有毒气体等，对人们的健康和生活造成严重的不利影响，色谱法及其联用技术是测定环境污染物最常用的方法。然而，基于色谱的技术通常需要昂贵的设备、复杂的预处理和较长的测试时间。因此，建立简便、易行的对有机分子及金属离子等有害物质的高选择、高灵敏的有效的新传感方法对环境科学、医药学、生命科学等领域都是非常迫切和必要的。金属有机框架(MOFs)材料是以金属离子或簇(cluster)为次级结构单元(SBUs)，以有机分子为支柱(struts)构成的三维超分子结构。近年来，金属配合物由于具有丰富的拓扑结构和独特的性质而在气体吸附、分离、催化、传感及识别等领域得到广泛应用。利用金属离子和有机配体种类的丰富性及配位方式的多样性可以制备出具有新颖结构及独特性质的配位化合物，特别是具有荧光性质的金属配合物可用作荧光化学传感器，实现对特定物质的检测，如应用于环境中金属离子、阴离子和有机小分子等的检测，实现了对有害物质简捷、快速的分析。研究表明，具有d10电子结构的金属参与构筑的金属配合物往往具有较好的荧光性能，尤其是由π共轭体系的芳香类配体所构筑的Cd(Ⅱ)配合物能够发射较强的配体荧光，可以作为潜在的荧光化学传感器。但是，现有的荧光Cd-MOFs材料有的在水中的稳定性差，容易分解，导致无法进一步的应用，有的配体昂贵，导致合成成本较高，不利于实际的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Cd-MOF配合物及其制备方法和应用。本专利技术提供的Cd-MOF配合物在水中的稳定性好、成本低，可作为金属离子(尤其是Fe3+)和有机分子丙酮的荧光化学传感器，具有较低的检测限、较高的灵敏度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种Cd-MOF配合物，化学组成为Cd22+(DEPA)4-(2,2′-bpy)·3H2O；所述DEPA代表2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸；所述2,2′-bpy代表2,2′-二联吡啶。优选的，所述Cd-MOF配合物的晶体学参数：单斜晶系，P21/n空间群，α＝90°，β＝102.937(3)°，γ＝90°，Z＝2。本专利技术提供了上述技术方案所述Cd-MOF配合物的制备方法，包括以下步骤：将硝酸镉、2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸、2,2′-二联吡啶和水混合，进行配位反应，得到配位反应产物；将所述配位反应产物降温后进行结晶，得到Cd-MOF配合物。优选的，所述硝酸镉、2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸和2,2′-二联吡啶的摩尔比为(1.8～2.2):1:(1.8～2.2)。优选的，所述配位反应的温度为155～165℃，时间为70～80h。优选的，所述结晶的温度为75～85℃，时间为6～10h。优选的，由所述配位反应的温度降低至所述结晶的温度的降温速率为10～15℃/h。优选的，所述配位反应前还包括将所得混合液体系的pH值调节至6～7。本专利技术提供了上述技术方案所述的Cd-MOF配合物或上述技术方案所述制备方法制备的Cd-MOF配合物在有机小分子或金属离子荧光检测中的应用。优选的，所述有机小分子包括丙酮；所述金属离子包括Ag+、Pb2+、Al3+或Fe3+。本专利技术提供了一种Cd-MOF配合物，化学组成为Cd22+(DEPA)4-(2,2′-bpy)·3H2O；所述DEPA代表2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸；所述2,2′-bpy代表2,2′-二联吡啶。本专利技术提供的Cd-MOF配合物中每个不对称的单元中包含有两个晶体学独立的Cd2+，一个未完全脱质子的2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸的离子，一个2,2'-二联吡啶以及三个配位水分子。2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸(DEPA)是一种具有柔性的V型芳香四羧酸类配体，该配体的5个羧基可以提供潜在的10个配位点，通过单齿、双齿、桥联等多种模式与金属配位；同时，羧基可采取部分脱质子形成氢键的给体和受体进行超分子自组装；DEPA未完全脱质子，形成活性位点，该活性位点可以与目标产物发生弱作用或发生交换使检测物与金属-有机框架发生作用，从而使其荧光性能发生变化，起到检测的目的。Fe3+和丙酮均对Cd-MOF配合物的荧光猝灭率高，能够实现对Fe3+和丙酮的荧光检测，并且检测限低、灵敏度高。而且本专利技术提供的Cd-MOF配合物在水中的稳定性好，不易分解，所用配体成本低。本专利技术提供的制备方法，操作简单，制备的Cd-MOF配合物的结晶度高，适宜工业化生产；而且以水为溶剂，避免有机溶剂对环境的污染，绿色环保。附图说明图1为Cd-MOF配合物两个Cd2+离子(标记为Cd1和Cd2)的配位环境示意图；图2为Cd-MOF配合物沿a轴的二维网状示意图；图3为Cd22+(DEPA)4-(2,2-bpy)·3H2O配合物的PXRD图；图4为Cd22+(DEPA)4-(2,2-bpy)·3H2O配合物和DEPA配体的荧光强度图；图5为Cd22+(DEPA)4-(2,2-bpy)·3H2O配合物在不同有机溶剂中的荧光强度图；图6为Cd22+(DEPA)4-(2,2-bpy)·3H2O配合物对不同金属离子的荧光强度图；图7为水溶液中Cd22+(DEPA)4-(2,2-bpy)·3H2O配合物对不同浓度Fe3+的荧光强度图；图8为水溶液中Cd22+(DEPA)4-(2,2-bpy)·3H2O配合物对不同浓度Fe3+的荧光线性关系图。具体实施方式本专利技术提供了一种Cd-MOF配合物，化学组成为Cd22+(DEPA)4-(2,2′-bpy)·3H2O；所述DEPA代表2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸；所述2,2′-bpy代表2,2′-二联吡啶。在本专利技术中，所述Cd-MOF配合物的晶体学参数优选如下：单斜晶系，P21/n空间群，α＝90°，β＝102.937(3)°，γ＝90°，Z＝2。在本专利技术中，所述Cd-MOF配合物中，两个Cd(Ⅱ)离子(标记为Cd1和Cd2)的配位环境如图1所示，Cd1与五个氧原子(O1、O2、O3A、O4A和O12W)和两个氮原子(N1和N2)形成七配位构型模式。五个氧原子中，四个氧原子(O1、O2、O3A和O4A)分别来自两个未完全脱质子的DEPA中的羧基氧原子(其中，O1和O2来源于一个DEPA，O3A和O4A来源于另一个DEPA)，与Cd1采取双齿螯合配位，另一个配位的氧原子(O12W)来自水分子。两个氮原子来自2,2′-二联吡啶(2,2'-bpy)，与Cd1采取双齿螯合配位，形成了扭曲的五角双锥结构，其中N2-Cd1-O3位于轴向位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Cd-MOF配合物，化学组成为Cd

【技术特征摘要】
1.一种Cd-MOF配合物，化学组成为Cd22+(DEPA)4-(2,2′-bpy)·3H2O；所述DEPA代表2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸；所述2,2′-bpy代表2,2′-二联吡啶。


2.根据权利要求1所述的Cd-MOF配合物，其特征在于，所述Cd-MOF配合物的晶体学参数：单斜晶系，P21/n空间群，α＝90°，β＝102.937(3)°，γ＝90°，Z＝2。


3.权利要求1或2所述Cd-MOF配合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硝酸镉、2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸、2,2′-二联吡啶和水混合，进行配位反应，得到配位反应产物；
将所述配位反应产物降温后进行结晶，得到Cd-MOF配合物。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸镉、2,3,3′,5,5′-二苯基醚五羧基甲酸和2,2′-二联吡啶的摩尔比为(1.8～2....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华，张恩生，陈小莉，崔华莉，刘琳，王记江，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61