一种钕基金属有机骨架材料Nd-MOF的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种钕基金属有机骨架材料Nd

【技术实现步骤摘要】
一种钕基金属有机骨架材料Nd
‑
MOF的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于荧光传感材料的制备工艺领域，尤其是涉及一种钕基金属有机骨架材料Nd
‑
MOF的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]金属有机骨架化合物(MOFs)是由金属节点和有机配体通过配位键构筑而成的网状结构，是一种继承了无机金属和有机配体性质的杂化材料。作为一种新型的复合材料，在荧光探针方面具有特殊的优势：I.可通过负载客体分子或掺杂多个金属离子合成多发光中心共存的MOFs，实现比率检测；II.在检测的过程中，分析物与MOFs检测基质有多重作用机理，可实现检测原理多样性；III.MOFs的合成具有很强的可设计性，可通过调控MOFs的结构特点实现特异分子的检测；IV.c骨架有较强的酸碱和热稳定性，可以抵制恶劣的检测环境的影响，有利于实现材料的多次循环使用。但是，通常情况下MOFs材料的发光位于紫外或可见区，这一波段的光能量较高，穿透力较差，因此，无法实现生物组织内部物质的检测。研究发现近红外光能够满足这一需求。但是MOFs的近红外发光容易受到环境的影响，配体中有中振动能量较高的N
‑
H,O
‑
H键或溶剂分子都会影响材料的近红外发光，因此合成具有近红外发光的MOFs材料有一定的难度。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在以5
‑
(双(4
‑
羧基苄基)氨基)
‑
间苯二甲酸为配体构筑具有近红外发光的Nd
‑
MOF材料。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种新型钕基金属有机骨架材料(Nd
‑
MOF)的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)将硝酸钕溶解在水中、配制成硝酸钕水溶液，将配体5
‑
(双(4
‑
羧基苄基)氨基)
‑
间苯二甲酸溶解到DMA中、配制成配体DMA溶液，然后将硝酸钕水溶液、配体DMA溶液和乙醇混合，混匀，得到混合溶液；
[0007](2)将混合溶液转移至反应容器中，超声处理，然后加热至110～140℃进行反应，结束后，冷却、过滤，收集得到浅紫色块状晶体，即为钕基金属有机骨架材料。
[0008]在本专利技术的一种实施方式中，配体5
‑
(双(4
‑
羧基苄基)氨基)
‑
间苯二甲酸和硝酸钕摩尔比为1:1～1:2。
[0009]在本专利技术的一种实施方式中，硝酸钕水溶液的浓度为0.02
‑
0.05mmol/mL。
[0010]在本专利技术的一种实施方式中，配体DMA溶液的浓度为0.015
‑
0.04mmol/mL。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，DMA、乙醇与水的体积比为4:2:3。
[0012]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中超声处理的时间为15～45min。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)反应的时间为60
‑
90h。具体可选72h。
[0014]本专利技术基于上述方法制备提供了一种钕基金属有机骨架材料Nd
‑
MOF。
[0015]在本专利技术的一种实施方式中，Nd
‑
MOF的化学式为C
52 H
52 N
4 Nd
2 O
19
。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，Nd
‑
MOF的结构单元中包含2个Nd
3+
离子Nd1、Nd2，8个5
‑
(双(4
‑
羧基苄基)氨基)
‑
间苯二甲酸配体；两个金属离子配位模式完全一样，成镜面对称；每个金属离子分别与来自6个配体中的6个羧基形成8配位的构型：Nd1与Nd2之间通过分别来自4个配体中的4个羧基侨联、使得Nd1与Nd2分别形成4个配位，Nd1、Nd2又各自与2个配体中的2个羧基形成4个配位，形成双核结构单元(图1)；
[0017]双核结构单元中包含八个配体(图2)，每个配体中的4个羧酸又同时与六个金属离子配位(图3)：配体中的2个羧酸各与两个金属配位、2个羧酸各与一个金属配位，如此连接形成了三维的网状结构(图4)；
[0018]Nd
‑
MOF中还包含游离的二甲基铵阳离子以平衡电荷。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，Nd
‑
MOF的晶体属于单斜晶系P1 2/c 1空间群，晶胞参数分别为：α＝90
°
，β＝107.532
°
(5)，γ＝90
°
。
[0020]在本专利技术的一种实施方式中，二甲铵离子来源于制备过程DMA的裂解。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，Nd
‑
MOF荧光低温稳定性能研究中分别测试110K，130K，150K，170K，190K，210K，230K，250K，270K，290K温度下的荧光发射光谱。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，测试结果发现，在其荧光发射图谱中882nm、1060nm和1330nm处有较强的峰，归属于Nd
3+
的4F
3/2
–4I
J
(J＝9/2,11/2,13/2)能级跃迁。并且当缓慢改变样品的环境温度，从290K降至110K的过程中，测试荧光发射光谱发现，Nd
‑
MOF的荧光发射光谱基本没有变化，882nm、1060nm和1330nm处的荧光强度较稳定。
[0023]本专利技术还提供了上述钕基金属有机骨架材料Nd
‑
MOF在非疾病的诊断和治疗用的生物成像、荧光检测、防伪材料领域中的应用。
[0024]近红外荧光Nd
‑
MOFs材料的用途主要有1.生物成像2.荧光检测3.防伪材料等，主要应用了材料常温下稳定的近红外荧光。在荧光检测中，有一类应用是温度的检测，其主要利用了温度对材料荧光强度的影响，即随着温度的升高，荧光强度逐渐增强，荧光强度与温度之间满足一定的线性关系，进而实现对温度的检测。但是，本专利技术Nd
‑
MOF材料的荧光强度在290K
‑
110K
‑
290K的降温和升温过程中，荧光强度基本不变，说明其荧光强度有较强的低温稳定性，这一性质对于低温条件下生物成像和防伪具有重要意义。
[0025]相对于现有材料，本专利技术具有以下优势：
[0026]本专利技术合成的荧光材料具有合成方法简单，产量和纯度较高，通过单晶衍射可解析出Nd
‑
MOF的准确结构。
[0027]本专利技术所得Nd
‑
MOF近红外荧光具有较好的低温稳定性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钕基金属有机骨架材料Nd
‑
MOF，其特征在于，其结构单元中包含2个Nd
3+
离子Nd1和Nd2，8个5
‑
(双(4
‑
羧基苄基)氨基)
‑
间苯二甲酸配体；两个金属离子配位模式完全一样，成镜面对称；每个金属离子分别与来自6个配体中的6个羧基形成8配位的构型：Nd1与Nd2之间通过分别来自4个配体中的4个羧基侨联、使得Nd1与Nd2分别形成4个配位，Nd1、Nd2又各自与2个配体中的2个羧基形成4个配位，形成双核结构单元；双核结构单元中包含八个配体，每个配体中的4个羧酸又同时与六个金属离子配位：配体中的2个羧酸各与两个金属配位、2个羧酸各与一个金属配位，如此连接形成了三维的网状结构；Nd
‑
MOF中还包含游离的二甲基铵阳离子以平衡电荷。2.根据权利要求1所述的钕基金属有机骨架材料Nd
‑
MOF，其特征在于，Nd
‑
MOF的晶体属于单斜晶系P1 2/c 1空间群，晶胞参数分别为：1空间群，晶胞参数分别为：α＝90
°
，β＝107.532
°
(5)，γ＝90
°
。3.一种制备权利要求1或2所述的钕基金属有机骨架材料Nd
‑
MOF的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将硝酸钕溶解在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会，刘欣，顾文，王宏胜，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：