基于V型配体的Cu-有机框架材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了基于V型配体的Cu‑有机框架材料，化学式为[(DMAC)

【技术实现步骤摘要】
基于V型配体的Cu-有机框架材料及其制备方法和应用
本专利技术属于荧光材料
，具体涉及一种基于V型配体的Cu-有机框架材料，还涉及该Cu-有机框架材料的制备方法，还涉及该Cu-有机框架材料的应用。
技术介绍
全球数以亿计的人面临水资源短缺问题，而工业化的持续推进引发的水体污染进一步加剧了用水紧缺，其中以铬离子为代表的重金属离子导致的水质恶化问题尤为突出。铬离子通常以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)价为主，Cr(Ⅵ)的毒性约是Cr(Ⅲ)的上百倍。CrO42-是Cr(Ⅵ)的最常见形态，即使极少量的CrO42-也会损伤DNA，具有致死、致癌和致突变性，对人体健康和水生生物危害巨大。所以，从化学成分复杂的受污染水体中快速而准确的识别和定量检测痕量的CrO42-，对用水安全具有重大意义。相比于常规的化学和复杂的大型精密仪器分析检测手段，基于荧光化学传感的高灵敏性荧光探针可以对水中的CrO42-进行简便、低成本、快速灵敏的实时监控，因此制备对含有复杂阴、阳离子水体中痕量的CrO42-具有高选择性鉴别效能的荧光探针材料已经成为该领域的研究热点。作为新型的固态结晶性多孔材料，金属-有机框架化合物空间结构(孔径尺寸)的可调节、可修饰性和高内部比表面积，使其可以快速捕获CrO42-；另一方面，其孤立且均匀有序分布的量子点(金属节点)或光吸收天线(芳香性有机配体)在光激发下可在MOFs上产生电荷分离态，亦使之成为高灵敏荧光探针的优先之选。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于V型配体的Cu-有机框架材料，具有良好的荧光性，为荧光探针领域提供了一种新材料。本专利技术的另一目的是提供上述基于V型配体的Cu-有机框架材料的制备方法，该方法工艺简单，反应条件温和，产品产率高。本专利技术的第三目的是提供上述Cu-有机框架材料在荧光探针中的应用。本专利技术所采用的技术方案是，基于V型配体的Cu-有机框架材料，化学式为[(DMAC)2(Cu2L2)]n，其中，H2L为V型有机配体，即2'-氨基-5'-(三氟甲氧基)-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲酸，DMAC为N,N-二甲基乙酰胺；Cu-有机框架材料的晶体结构归属于单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝98.65(2)°，γ＝90°。本专利技术所采用的另一技术方案是，基于V型配体的Cu-有机框架材料的制备方法，具体为：在封闭条件下，将三水合硝酸铜与有机配体H2L即2'-氨基-5'-(三氟甲氧基)-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲酸、模板剂六次甲基四胺、N,N-二甲基乙酰胺、水混合均匀，之后向混合液中滴加浓硝酸溶液，使得混合液的pH值为3.0-4.0，在溶剂热条件下反应，得到Cu-有机框架材料。本专利技术的特点还在于，溶剂热反应的温度为60-80℃，反应时间为60-80小时。三水合硝酸铜、有机配体H2L和六次甲基四胺的摩尔比为5：5：1；N,N-二甲基乙酰胺和水的体积比为5：3。浓硝酸溶液的质量分数为65％。本专利技术所采用的第三技术方案是，基于V型配体的Cu-有机框架材料，该Cu-有机框架材料在荧光探针中的应用。本专利技术的有益效果是，该Cu-有机框架材料的制备方法工艺十分简单，合成反应条件温和，产品产率高，可以进行重现性的大量合成，合成产物为高纯度、高结晶性的固态材料，易于进行工业化生产。该Cu-有机框架材料可以通过荧光淬灭响应对水中的痕量铬酸根离子进行识别，实现定性、定量、快速、高效的检测。附图说明图1为本专利技术制备的Cu-有机框架材料的[Cu2(O2C-)4]次级结构单元(中心金属铜及氧原子、氮原子在图中进行了标注，未进行标注的是碳原子)；图2为本专利技术制备的Cu-有机框架材料的配位环境图(中心金属铜(II)及氧原子、氮原子和氟原子在图中进行了标注，未进行标注的是碳原子)；图3为本专利技术制备的Cu-有机框架材料的二维平面结构图；图4为本专利技术制备的Cu-有机框架材料的三维堆积结构图；图5为本专利技术制备的Cu-有机框架材料的热失重曲线图；图6为本专利技术制备的Cu-有机框架材料的红外光谱图；图7为本专利技术制备的Cu-有机框架材料的单颗晶体的X-射线粉末衍射模拟图和大量晶体样品的实际测试X-射线粉末衍射图；图8为本专利技术制备的Cu-有机框架材料的荧光强度的瞬时淬灭响应图及响应的持久性图；图9为向所制备的Cu-有机框架材料的水悬浮液中加入不同浓度的CrO42-后的荧光强度图；图10为向所制备的Cu-有机框架材料的悬浮液中加入不同阴离子后的荧光淬灭效率图；图11为向所制备的Cu-有机框架材料的悬浮液中加入不同阳离子后的荧光淬灭效率图；图12为所制备的Cu-有机框架材料在7次连续的CrO42-检测-再生-检测-再生循环中荧光淬灭和荧光发射图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术的基于V型配体的Cu-有机框架材料，化学式为[(DMAC)2(Cu2L2)]n，其中，H2L为V型有机配体，即2'-氨基-5'-(三氟甲氧基)-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲酸，DMAC为N,N-二甲基乙酰胺，n为1到正无穷的自然数；该材料的化学分子式为C50H42Cu2F6N4O12，V型有机配体H2L的分子结构式如下：从空间骨架结构构筑来看，该Cu-有机框架材料的晶体结构归属于单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝98.65(2)°，γ＝90°。在Cu-有机框架材料中，1个Cu2+金属中心与4个来自脱质子的H2L有机配体的羧基、2个来自有机溶剂DMAC分子的酰胺O原子配位，形成了轮桨状的[Cu2(O2C-)4(DMAC)2]次级结构单元，该次级结构单元被有机配体进一步连接，形成了二维的平面结构，二维层之间通过π…π堆积作用和分子间氢键作用叠加，进一步连接扩展成为三维结构。Cu-有机框架材料具有较强的荧光性，Cu-有机框架材料能识别水中铬酸根离子；其识别铬酸根离子是荧光淬灭识别。基于V型配体的Cu-有机框架材料的制备方法，具体为：在封闭条件下，将三水合硝酸铜与有机配体H2L即2'-氨基-5'-(三氟甲氧基)-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲酸、模板剂六次甲基四胺、N,N-二甲基乙酰胺、水混合均匀，之后向混合液中滴加浓硝酸溶液，使得混合液的pH值为3.0-4.0，在溶剂热条件下反应，溶剂热反应的温度为60-80℃，所需反应时间为60-80小时，得到Cu-有机框架(Cu-MOF)材料。三水合硝酸铜、有机配体H2L和六次甲基四胺的摩尔比为5：5：1；N,N-二甲基乙酰胺和水的体积比为5：3，浓硝酸溶液的质量分数为65％；具体为每9.66毫克三水合硝酸铜、16.68毫克有机配体2'-氨基-5'-(三氟甲氧基)-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于V型配体的Cu-有机框架材料，其特征在于，化学式为[(DMAC)

【技术特征摘要】
1.基于V型配体的Cu-有机框架材料，其特征在于，化学式为[(DMAC)2(Cu2L2)]n，其中，H2L为V型有机配体，即2'-氨基-5'-(三氟甲氧基)-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲酸，DMAC为N,N-二甲基乙酰胺；
Cu-有机框架材料的晶体结构归属于单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝98.65(2)°，γ＝90°。


2.一种如权利要求1所述的基于V型配体的Cu-有机框架材料，其特征在于，所述Cu-有机框架材料在荧光探针中的应用。


3.基于V型配体的Cu-有机框架材料的制备方法，其特征在于，具体为：
在封闭条件下，将三水合硝酸铜与有机配体H2L即2'-氨基-5'-(三氟甲氧基)-[1,1':3',1”-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆，樊增禄，于翔，张洛红，武占省，管斌斌，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61