一种锌配位聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种锌配位聚合物及其制备方法和应用，配位聚合物结构简式为：[Zn(DBTA)(bipy)(H

【技术实现步骤摘要】
一种锌配位聚合物及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属配位聚合物，特别涉及一种锌配位聚合物及其制备方法和应用。
技术介绍
过渡金属离子在许多生物体系和生态环境中发挥着重要的作用。其中，铜离子是生物体中必需的微量元素之一，在不同的生理过程中发挥着十分重要的作用。但是，生物体摄入过量的铜离子会产生毒性，引起威尔逊病、Menkes氏综合症和阿尔茨海默病等神经性疾病。而人类长期对铜的过度使用使得铜离子已成为环境中重要污染物之一。美国环保局(EPA)规定饮用水中铜离子的最高限为20μmol·L-1。铜离子对人类的生存和发展具有重要意义，因此，对环境和生命活动中铜离子的检测非常必要。金属有机配位聚合物(配合物)在过去的几十年中引起科学家们的广泛关注，在工业生产、日常生活以及生命科学中得到迅速发展。作为一种无机-有机杂化材料，它在气体吸附、荧光探针、磁性以及光催化降解污染物等方面都有潜在的应用价值。近几年，配合物在荧光传感方面吸引了众多研究者的关注，相比于其他检测方法，配合物作为荧光探针具有稳定性好、响应速度快、灵敏度高、操作方法简单、成本低等众多优点。因此开发在水中对Cu2+具有选择性识别功能的配合物类荧光探针具有重要的研究意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述技术现状，提供一种基于过渡金属Zn2+、D-(+)-二苯甲酰酒石酸和2,2'-联吡啶构筑的具有一维结构的配位聚合物及其制备方法，以及该配位聚合物作为荧光传感器在水中检测Cu2+的应用。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术提供的一种锌配位聚合物，其化学简式为：[Zn(DBTA)(bipy)(H2O)·CH3OH]n，其中DBTA2-为D-(+)-二苯甲酰酒石酸去质子化的产物，bipy为2,2’-联吡啶，其结构式为：结构式中的n表示无限重复单元，虚直线表示结构简式所示基本单元之外的连键；其中虚线和n表示结构是以[Zn(DBTA)(bipy)(H2O)·CH3OH]为单元无限重复连接。所述配位聚合物的晶体属于正交晶系，P212121空间群，晶胞参数为：α＝β＝γ＝90°。该配位聚合物的不对称结构单元包含一个Zn2+阳离子，一个DBTA2-配体，一个bipy配体，一个配位水分子和一个游离甲醇分子。单晶结构研究表明，Zn1原子是五配位，其中两个N原子来自bipy配体，两个羧酸O来自DBTA2-配体，另一个O来自配位水分子，形成五配位几何构型。Zn-O的键长范围为Zn-N键长范围为O-Zn-O键角在90.68(9)-110.43(9)°范围内。相邻的Zn2+阳离子通过DBTA2-配体的羧基连接，沿b轴形成一维链状结构，相邻Zn2+阳离子之间的距离为X射线粉末衍射证实晶体样品均一稳定。本专利技术提供的锌配位聚合物的制备方法，包括如下步骤：步骤1：称取Zn(CH3COO)2·2H2O溶于水中，得到Zn(CH3COO)2·2H2O的水溶液；步骤2：称取D-H2DBTA溶于甲醇中，得到D-H2DBTA的甲醇溶液；步骤3：称取2,2′-联吡啶溶于甲醇中，得到2,2′-联吡啶的甲醇溶液；步骤4：将步骤1与2得到的溶液进行混合，然后加入步骤3制得的溶液，用KOH溶液调pH为7，搅拌并反应；过滤，将得到的澄清滤液静置，得到无色块状晶体，用蒸馏水洗涤真空干燥后，即得所述锌配位聚合物。进一步，所述Zn(CH3COO)2·2H2O，D-H2DBTA与2,2′-联吡啶的摩尔比为0.5～1.5:2:1。进一步，所述Zn(CH3COO)2·2H2O，D-H2DBTA与2,2′-联吡啶的摩尔比为1:2:1。进一步，所述KOH溶液的浓度为0.2mol/L。进一步，所述搅拌温度为室温；搅拌时间为8小时。本专利技术还提供了上述锌配位聚合物作为荧光探针用于水中Cu2+的检测。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术的金属锌配位聚合物是在室温条件下通过普通化学合成法得到，制取工艺简单，产率及纯度较高。本专利技术提供的金属锌配位聚合物是基于D-(+)-二苯甲酰酒石酸和2,2'-联吡啶配体构筑而成，该锌配位聚合物通过金属离子与配位原子形成的配位键沿b轴连接成一维链状结构。水溶液中该配位聚合物的荧光可被Cu2+选择性猝灭，即可作为水中Cu2+的荧光探针。附图说明图1本专利技术锌配位聚合物的晶体结构图。图2本专利技术锌配位聚合物在25℃的X射线粉末衍射图(实验及模拟图)。图3本专利技术锌配位聚合物的热重分析图。图4本专利技术锌配位聚合物在4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)缓冲体系中的荧光光谱图(λex＝290nm)。图5本专利技术锌配位聚合物在pH＝7.4的HEPES缓冲体系中与各种不同金属阳离子溶液混合物的荧光光谱图。图6本专利技术锌配位聚合物在pH＝7.4的HEPES缓冲体系中与各种不同阴离子溶液混合物的荧光光谱图。图7本专利技术锌配位聚合物在pH＝7.4的HEPES缓冲体系中加入不同浓度Cu2+的荧光光谱图。图8本专利技术锌配位聚合物在pH＝7.4的HEPES缓冲体系中荧光强度对Cu2+浓度的线性回归方程。图9本专利技术锌配位聚合物在pH＝7.4的HEPES缓冲体系中荧光强度(I0/I)对Cu2+浓度的Stern-Volmer曲线。图10本专利技术锌配位聚合物在pH＝7.4的HEPES缓冲体系中识别Cu2+的抗干扰实验。具体实施方式以下所述实例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但并不限制本专利技术专利的保护范围，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本专利技术的保护范围之内。实施例1锌配位聚合物的制备称取D-H2DBTA(0.3538g,1.0mmol)溶于15mL甲醇溶液，放入圆底烧瓶中，然后缓慢加入15mLZn(CH3COO)2·2H2O(0.1100g,0.5mmol)的水溶液，搅拌5分钟后加入5mL2,2′-联吡啶(0.0780g,0.5mmol)的甲醇溶液，继续搅拌5分钟后再向其中加入1.5mLKOH(0.2mol/L)溶液。室温下搅拌8小时，过滤，将得到的澄清滤液静置。大约一周后得到无色块状晶体，产率为30％。实施例2锌配位聚合物的结构测定单晶X射线衍射数据在BrukerApexIICCD衍射仪上收集，石墨单色器Mo-Kα作为辐射光源晶体在低温下测试。使用SMART软件确定晶胞参数，通过SADABS程序进行吸收校正。结构使用SHELXS-2014程序采用直接法进行求解，并通过全矩阵最小二乘法基于F2对结构进行精修，C和O原子采用理论加氢，并固定在母原子上。详细的晶体测定数据见表1，晶体结构见图1。表1配位聚合物的晶体学数据实施例3粉末衍射法分析物相使用德国Bruker公司D8型测试仪，测试条件：放射源为Cu-Kα，扫描速率2°/min，扫描范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锌配位聚合物，其特征在于，结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种锌配位聚合物，其特征在于，结构式为：



所述配位聚合物的晶体属于正交晶系，P212121空间群，晶胞参数为：α＝β＝γ＝90°。


2.如权利要求1所述的一种锌配位聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：称取Zn(CH3COO)2·2H2O溶于水中，得到Zn(CH3COO)2·2H2O的水溶液；
步骤2：称取D-H2DBTA溶于甲醇中，得到D-H2DBTA的甲醇溶液；
步骤3：称取2,2′-联吡啶溶于甲醇中，得到2,2′-联吡啶的甲醇溶液；
步骤4：将步骤1与2得到的溶液进行混合，然后加入步骤3制得的溶液，用KOH溶液调pH为7，搅拌并反应；过滤，将得到的澄清滤液静置，得到无色块状晶体，用蒸馏水洗涤真空干燥后，即得...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯思思，焦媛，张翰韬，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14