一种CuP2N型亚铜配合物及其对吡啶的荧光传感制造技术

本发明专利技术公开了一种三配位亚铜配合物材料及其制备方法和VOC荧光传感应用。本发明专利技术的VOC荧光传感配合物，由一价铜盐与配体络合得到，其分子结构为[Cu(BINAP)(2

【技术实现步骤摘要】
一种CuP2N型亚铜配合物及其对吡啶的荧光传感


[0001]本专利技术涉及发光材料
，涉及光致发光材料领域，特别是涉及荧光传感材料领域。

技术介绍

[0002]随着世界工业的快速发展，尤其是石化资源的大量利用，同时产生了空气污染的问题；而房地产业及其配套产业的兴起，大量使用各种有机/高分子建筑和装修材料，也带来了室内空气污染的问题。目前，这些问题已经受到国内外的普遍关注，随着各类媒体的知识普及，环保的观念也已经深入千家万户。挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是室内空气污染的主要因素，包括苯系列，有机氯化物，氟利昂系列。工业上主要来源于工业排放，而室内装修主要是涂料、墙纸、地砖、绝热材料、粘结剂等装修材料和家具。为了解空气中的VOC状况，对其进行检测/检测就显得非常重要。现在已有的方法有：气相色谱法(GC)，高效液相色谱法(HPLC)，膜技术处理挥发性有机物，仪器法测定VOC，化学法分析挥发性有机物等。然而，这几种方法存在一定的短处，比如仪器小型化困难、不易携带、检测手续复杂、花费太高、检测时间过长、检测消耗样品、产生二次排放污染等问题。
[0003]近年来，荧光传感器以灵敏度高、可采集信号丰富、仪器小型化、不损耗样品、以及使用方便等优点而备受人们关注，其发展也正在往全面实用化的方向稳步推进。荧光传感器主要分为两类：易于重复使用且能对气相物质传感响应的薄膜荧光传感器，以及在溶液中使用的均相荧光传感器。荧光传感器的主体结构通常情况下是由以下三个部分组成：外来物质的接受器、报告器、以及连接体。在整个荧光传感器结构中，接收器的作用是显而易见的，它负责外来分子的接收，信号的转化。所以接受器材料(也就是敏感材料)的选取和制备工艺是至关重要的，它直接决定了传感器的性能和应用范围。
[0004]而现有的发光材料有生物，无机材料，有机材料几大类，各自都存在优缺点。生物材料在生物监测领域具有极高的地位，但是在其他领域就比较大的局限性。无机材料因为本身的物理特性，在压力，温度传感方面等都有比较好的发挥空间，但是在气体，水源检测时存在问题。可能原因是，无机粉体虽然稳定性好，但由于其内部结构过于致密，发光中心很难受外部气氛影响，因此仅有对氧气等少数小分子传感的报道(Sensors And Actuators B
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Chemical 2018,254,578
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587.)，而对于VOC的荧光传感则尚未见。而有机分子(纯有机材料)的结构、性质多样，便于设计和优化，目前也已经有一些VOC荧光传感的报道。比如基于分子间电荷转移(CT)的荧光猝灭机制，犹他大学Zhang L.等于2007年报道了对于缺电子的硝基苯类爆炸物的传感检测，利用的荧光材料是p型有机半导体(Journal of the American Chemical Society 2007,129(22),6978
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6979.)。然而，有机材料的荧光受到分子堆积的影响非常大，聚集诱导荧光猝灭(ACQ)现象就是最突出的表现。总体而言，有机材料的稳定性和可靠性等问题的存在，仍然限制其发展。根据现有的大量研究报道可以发现，配合物能通过无机和有机材料的配位杂化，形成稳定性较好的杂化型材料，并且能展现荧光传感的功能，因此是一种较好的有机结合无机材料和有机材料优点的解决方案。
[0005]2013年，Wenger O.S.综述了配合物的蒸汽致变色现象及其VOC传感应用前景，预测这是一种简便又廉价的方案(Chemical Reviews 2013,113(5),3686
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3733)。文中提到含金或铂的配合物，蒸汽的进入可以影响金属
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金属相互作用，甚至直接参与配位，这从根本上影响了发光相关的分子轨道，因此有很好的荧光响应表现。但是就如文中提到的，目前该方面的研究者通常仅研究该现象的分子机制，而忽略了实际传感检测的定量、廉价等应用要求。特别需要提出的，目前报道的配合物所用铂和金都价格昂贵，要符合应用的廉价要求还得从普通金属入手。与其它金属相比，铜具有廉价、环保、无毒等优势，而且我国铜资源储量丰富，居世界第三位。而从目前已有的研究报道可见，亚铜配合物不仅基于廉价的金属，其发光性能也很好，而且可以通过结构调控发光性能(比如发光波长和量子产率等的调控)，因此可以猜测亚铜配合物是一个极有前景的VOC荧光传感检测的分子开发平台。当前的关键问题是，寻找/开发具有VOC荧光响应性能的亚铜配合物传感材料，从而促进VOC荧光传感技术的广泛应用。

技术实现思路

[0006]本
技术实现思路
的目的是提供一种新的三配位亚铜配合物发光材料及其制备方法和它对吡啶的VOC传感应用。通过亚铜离子与配体的溶液发生配位反应，方便且廉价地制备获得了热稳定性能良好的亚铜配合物发光材料，并且发现其能在多种VOC气氛中对吡啶有选择性地进行荧光响应，由原本的不发光变成发出的橙红色荧光。
[0007]本专利技术的技术方案之一，是提供一种新的三配位亚铜配合物材料，由Cu(CH3CN)4PF6与配体依次发生配位反应得到，其分子结构为[Cu(BINAP)(2
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PhPy)](PF6)，式中BINAP为电中性双膦螯合配体1,1'
‑
联萘
‑
2,2'
‑
双二苯膦，2
‑
PhPy为含氮杂环配体2
‑
苯基吡啶。
[0008]所述三配位亚铜配合物材料为三斜晶系，P
‑
1空间群，晶胞参数为1空间群，晶胞参数为α＝73.751(2)
°
，β＝74.975(2)
°
，γ＝74.263(2)
°
，Z＝2，D
C
＝1.385g/cm3,材料的晶体颜色为近无色；该材料结构表现为离子型配合物，其中六氟磷酸根为抗衡阴离子，而阳离子则是由亚铜离子和配体BINAP、2
‑
PhPy络合形成的配位阳离子；该配位阳离子中亚铜离子采用CuN2P三面体型配位模式，其中两个P来自于一个双膦螯合配体BINAP，一个N来自于一个氮配体2
‑
PhPy中的吡啶基团；其分子结构如式(I)：
[0009][0010]该三配位亚铜配合物发光材料在紫外光激发下发出很弱的荧光,但是在吡啶存在的气氛中放置后会迅速呈现出强烈的橙红色荧光，该发光的峰值波长为600nm，对吡啶的蒸
汽具有选择性的荧光响应特性，可实现对吡啶的荧光传感。
[0011]本专利技术的技术方案之二，是提供一种三配位亚铜配合物材料[Cu(BINAP)(2
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PhPy)](PF6)的制备方法。该制备方法是由Cu(CH3CN)4PF6与配体BINAP和2
‑
PhPy的二氯甲烷溶液分步混合发生配位反应，最后析出得到晶体粉末的产物而实现。其具体实施方案分为五步骤：
[0012](1)室温下将Cu(CH3CN)4PF6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于螯合膦和苯基吡啶配体的三配位亚铜配合物发光材料，其特征在于：三配位亚铜配合物材料的结构式为[Cu(BINAP)(2
‑
PhPy)](PF6)，式中BINAP为电中性双膦螯合配体1,1'
‑
联萘
‑
2,2'
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双二苯膦，2
‑
PhPy为含氮杂环配体2
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苯基吡啶；上述配合物材料为三斜晶系，P
‑
1空间群，晶胞参数为1空间群，晶胞参数为α＝73.751(2)
°
，β＝74.975(2)
°
，γ＝74.263(2)
°
，Z＝2，D
C
＝1.385g/cm3,材料的晶体颜色为近无色；该材料结构表现为离子型配合物，其中六氟磷酸根为抗衡阴离子，而阳离子则是由亚铜离子和配体BINAP、2
‑
PhPy络合形成的配位阳离子；该配位阳离子中亚铜离子采用CuN2P三面体型配位模式，其中两个P来自于一个双膦螯合配体BINAP，一个N来自于一个氮配体2
‑
PhPy中的吡啶基团；其分子结构如式(I)：该三配位亚铜配合物发光材料在紫外光激发下发出很弱的荧光,但是在吡啶存在的气氛中放置后会迅速呈现出强烈的橙红色荧光，该发光的峰值波长为600nm，对吡啶的蒸汽具有选择性的荧光响应特性，可实现对吡啶的荧光传感。2.根据权利要求1所述三配位亚铜配合物发光材料的制备方法，包括以下步骤：(1)室温下将Cu(CH3CN)4PF6粉末溶解在二氯甲烷中；(2)室温下将2
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PhPy粉末溶解在二氯甲烷中；(3)将上述两种溶液混合，并搅拌使之充分反应，得到澄清溶液A；(4)室温下将BINAP粉末溶解在二氯甲烷中，再加入溶液A中混合搅拌，使之充分发生配位反应得溶液B；(5)将所得溶液B过滤后在室温下进行减压旋蒸，干燥后得到晶体粉末即为目标产物；上述三种反应物的摩尔比Cu(CH3CN)4PF6:2
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PhPy:BINAP为1:1:1。3.一种基于三配位亚铜配合物材料掺杂的荧光传感薄膜的应用，其特征在于：掺杂的荧光传感薄膜是三配位亚铜配合物掺杂包埋于聚甲基丙烯酸甲酯基质中制成的荧光传感薄膜；该掺杂型传感薄膜对吡啶的蒸汽具有选择性的荧光响应特性，即展现点亮的橙红色发光，该发光的峰值波长为600nm，可实现对吡啶的荧光传感；其中，三配位亚铜配合物材料的结构式为[Cu(BINAP)(2
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PhPy)](PF6)，式中BINAP为电中性双膦螯合配体1,1'
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联萘
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2,2'
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双二苯膦，2
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PhPy为含氮杂环配体2
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苯基吡啶；上述配合物材料为三斜晶系，P
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1空间群，晶胞参数为α＝73.751(2)
°
，β＝74.975(2)
°
，γ＝74.263(2)
°
，Z＝2，D
C<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹琪，柴文祥，宋莉，贾一凡，金红晓，金顶峰，沈杭燕，许文泽，冯以琳，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：