一种用于铜离子和pH检测的金属有机框架材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种稀土金属后合成修饰的长波长检测铜离子和pH的金属有机框架材料及其制备方法和用途，属于荧光探针材料技术领域，该荧光探针可以通过荧光强度的变化检测水体中铜离子浓度。该荧光探针材料是在水中，室温搅拌条件下制备，因此本发明专利技术与现有技术相比，其显著优点是：该荧光探针制备工艺简单、环保、节能。通过该工艺制备得到的荧光探针材料纯度高、稳定性强、荧光变化可肉眼观察、且选择性好、灵敏度高，是一类理想的用于检测铜离子和pH的金属有机框架荧光探针材料。

【技术实现步骤摘要】
一种用于铜离子和pH检测的金属有机框架材料及其制备方法和用途
本专利技术涉及铜离子识别的金属有机框架材料荧光探针，具体地说，涉及一种稀土金属后合成修饰的金属有机框架材料及其制法和用途。
技术介绍
随着工业化的发展，越来越多的重金属离子排放到水体中，造成严重的环境污染。其中铜元素是人体必需的微量元素，是一些酶类的活性中心，在身体机能中扮演着重要的角色。人体中铜含量过低会导致造血功能下降，胆固醇升高以及相应的一些合成酶成分下降等，甚至会导致冠心病。然而，如果过量摄入铜元素，会抑制人体内部细胞酶的活性，导致人体铜中毒，出现胃肠道症状和肾脏急性肾小管坏死以及肝硬化、溶血等。美国环保局规定铜的最高允许浓度为1.3ppm。世界卫生组织(WHO)建议饮用水中Cu2+的含量为2.0mg/L左右，并且规定成人每日铜的平均摄入量不应超过10-12mg，因此建立一种全速、简便、灵敏的铜离子测定方法具有重要的意义。目前，铜离子的测定方法主要电化学法、原子吸收法、原子发射法、色谱分析法等。相比于其他铜离子测定方法，基于光学信号变化而建立的铜离子荧光探针测定方法由于具有灵敏度高、选择性好、反应时间短的优点而得到广泛的关注。在环境分析、化学反应过程控制、生物医学等方面，pH是一个重要参数，pH值的测定具有十分重要的意义。目前，pH测定方法主要有指示剂法、玻璃电极法、光学传感器法等。相比于其他pH测定方法，基于光学信号变化而建立的pH探针测定方法由于具有灵敏度高、选择性好、反应时间短的优点而得到广泛的关注。目前，已经报道了一些pH荧光探针，但大多数pH荧光分子探针检测范围宽，这就降低了探针的灵敏度。目前，对于低pH和高pH范围内的荧光探针却鲜有报道。因此，制备具有窄检测范围、较高灵敏度的pH荧光探针具有重要的意义。金属有机框架材料(MOFs)作为一种新型晶态多孔材料，因其具有高孔隙率、超大的比表面积、多孔且有序、孔道结构可调等优异的性质，使其在吸附、分离、催化、传感、离子导电等方面具有出色的性能和应用前景。目前已有大量的文献报道MOFs用作荧光探针用来检测金属离子、生物小分子、有机挥发性溶剂等。在金属离子测定方面，MOFs荧光探针材料不仅能够检测金属离子浓度，相比于其他荧光探针MOFs还具有吸附富集优势，因此使其在离子检测方面灵敏度更高，具有更低的检出限。目前已有关于铜离子MOFs荧光探针的报道(J.Luo,B.S.Liu,X.R.Zhang,etal.AnovelfluorescentsensorwithhighlyresponseofCu2+basedonEu3+post-modifiedmetal-organicframeworkinaqueousmedia,J.Mol.Struct.,2020,1202,12734；X.X.Peng,G.M.Bao,Y.F.Zhong,etal.HighlyselectivedetectionofCu2+inaqueousmediabasedonTb3+-functionalizedmetal-organicframework.Spectrochim.ActaA,2020,240,118621；Z.Y.Xu,Q.Y.Meng,Q.Cao,etal.SelectiveSensingofCopperIonsbyMesoporousPorphyrinicMetal-OrganicFrameworkNanoovals.Anal.Chem.2020,92,2201-2206)。然而上述MOFs荧光探针合成繁琐、且在有毒溶剂、高温高压反应釜中制备，因此，发展一种快速、便捷、环保的铜离子MOFs探针材料的制备方法具有重要的意义。
技术实现思路
基于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种快速、简便、绿色无污染的铜离子MOFs探针材料制备工艺，并将其用于水体中铜离子和氢氧根离子的检测。本专利技术利用在环境友好溶剂水或者甲醇、室温搅拌的方法制备稀土金属铕后修饰的金属有机框架材料，其制备工艺简单、绿色环保，而且合成得到的发光MOFs材料纯度高、稳定性高，在铜离子和氢氧根离子的检测方面具有快速、简便和灵敏度高的优点。为了实现上述实验目的，本专利技术的技术方案如下：(1)将组氨酸、2-甲基咪唑和Zn(NO3)2·6H2O混合后，室温条件下搅拌24小时，然后停止反应，离心、洗涤、干燥得到白色固体粉末产物1；(2)称取一定量的步骤(1)中所得的产物1，超声分散到水中，加入一定量的Eu(NO3)3·6H2O，室温搅拌30分钟，然后离心、洗涤、干燥得到产物2；(3)称取一定量的步骤(2)中所得的产物2，超声分散到水中，加入一定量的能够作为天线分子激发铕离子发光的分子2-噻吩甲酰三氟丙酮(Htta)室温搅拌30分钟，然后离心、洗涤、干燥得到一种具有铜离子识别检测的长波长金属有机框架材料。为了实现上述实验目的，本专利技术的另一技术方案如下：所述方法制备的用于铜离子和pH检测的金属有机框架材料。为了实现上述实验目的，本专利技术的另一技术方案如下：所述用于铜离子和pH检测的金属有机框架材料应用，基于稀土金属后合成修饰的金属有机框架材料在选择性识别铜离子方面的应用。为了实现上述实验目的，本专利技术的另一技术方案如下：所述用于铜离子和pH检测的金属有机框架材料应用，基于稀土金属后合成修饰的金属有机框架材料在检测氢氧根离子方面的应用。利用上述的制备工艺得到的铕后修饰的金属有机框架材料的应用，所述的金属有机框架材料荧光探针用于水体中铜离子和pH高选择性和高灵敏识别。本专利技术的有益效果:本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：首次在水中、室温搅拌条件下制备可用于铜离子高选择性、高灵敏识别的金属有机框架材料，本专利技术提供的铜离子和pHMOFs荧光探针材料制备方法，在环境友好型溶剂水和甲醇中合成，而且不会产生有毒有害的副产物，因此该制备工艺绿色环保；(1)本专利技术提供的铜离子和pHMOFs荧光探针材料制备方法，无需高压反应釜和恒温箱等复杂设备，只需要普通反应器皿和简单的搅拌装置即可，因此该制备工艺成本低；(2)本专利技术提供的铜离子MOFs和pH荧光探针材料制备方法，是在室温条件下制备，不需要加热即可得到目标产物，因此该制备工艺条件温和，操作简便；(3)根据本专利技术提供的制备工艺得到的铜离子和pH金属有机框架荧光探针材料稳定性强，在水中制成的悬浊液数天其荧光强度不会衰减，而且仍保持其完整框架结构。(4)根据本专利技术提供的制备工艺得到的铜离子金属有机框架荧光探针材料发长波长的红光，发光强，可通过“肉眼”观察发光强弱识别铜离子浓度。另外，在铜离子和pH的检测方面不受Ni2+、Cu2+、Cr2+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、、Zn2+、Ba2+等金属离子的干扰，因此，该荧光探针具有选择性较高的优点。在铜离子和pH检测过程中，加入微量铜离子水溶液后即可引起该探针材料荧光强度迅速减弱，因此该探针响应快、灵敏度高。附图说明为了便于对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于铜离子和pH检测的金属有机框架材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)将组氨酸、2-甲基咪唑和Zn(NO

【技术特征摘要】
1.一种用于铜离子和pH检测的金属有机框架材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将组氨酸、2-甲基咪唑和Zn(NO3)2·6H2O混合后，室温搅拌24小时，然后停止反应，离心、洗涤、干燥得到白色固体粉末产物1；
(2)称取一定量的步骤(1)中所得的产物1，超声分散到水中，加入一定量的Eu(NO3)3·6H2O，室温搅拌30分钟，然后离心、洗涤、干燥得到产物2；
(3)称取一定量的步骤(2)中所得的产物2，超声分散到水中，加入一定量的2-噻吩甲酰三氟丙酮，室温搅拌30分钟，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周金风，楚纯洁，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：河南;41