基于锆基金属有机框架结构的荧光材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于锆基金属有机框架结构的荧光材料及其制备方法与应用，本发明专利技术以含三苯胺骨架和羧酸官能团的有机配体分子4,4

【技术实现步骤摘要】
基于锆基金属有机框架结构的荧光材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于锆基金属有机框架材料
，涉及一种锆基金属有机框架材料，尤其涉及一种基于锆基金属有机框架结构的荧光材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]金属
‑
有机框架材料(Metal
‑
Organic Frameworks,简称MOFs)的研究最早开始于20世纪末。MOFs材料可以是一种有机
‑
无机杂化新型材料，通常是以金属离子或者金属簇为中心节点，与连接的有机桥联配体通过配位键自组装连接而形成具有一维、二维、或三维结构的高度结晶化的多孔材料。相比于纯无机的分子筛或多孔碳材料，MOFs材料具有更高的结晶态、较长的有机桥联配体使其具有高的孔隙率和比表面积、结构基元的可选择性导致其多孔结构的多样性和可设计性、具有一定的柔性和可逆性、化学稳定性好等优点，使得MOFs材料在气体吸附与分离、催化和传感等方面展现出诱人的应用前景。MOFs材料还可用于对离子、有机化合物、酸碱性等的荧光探测。因此，开发具有不同功能的MOFs或复合MOFs材料，并应用于不同实际领域，将有效地促进学科与学科、研究与应用之间的相互联系和发展。
[0003]与大部分低价金属离子组成的MOFs不同，锆基金属有机框架材料是由四价锆离子和羧酸有机桥联配体通过配位键自组装形成。四价锆离子对氧具有强亲和力，使其与羧酸有机配体的键合能力增强，因此锆基金属有机框架材料表现出优异的结构稳定性。如锆基金属有机框架材料的最典型代表Zr<br/>‑
MOF UiO
‑
66，就具有非常出众的热稳定性和化学稳定性，其晶体结构可以在500℃下保持稳定，并具有较强的耐酸性和一定的耐碱性。UiO
‑
66是由八面体结构的六核锆簇Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4和有机配体对苯二甲酸配位连接形成的三维多孔结构。六核锆金属簇的高结构稳定性和四价锆离子对羧酸氧的强键合能力这两个因素共同导致UiO
‑
66出众的结构稳定性，使其成为众多MOFs材料中结构稳定性最高的MOF代表。因此设计和合成新的具有八面体结构六核锆簇Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4的锆基金属有机框架材料具有重要意义。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种稳定性和探测性好的基于锆基金属有机框架结构的荧光材料。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于锆基金属有机框架结构的荧光材料，所述基于锆基金属有机框架结构的荧光材料的结构式为Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4(TCA)2。
[0007]式中，Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4为六核锆簇结构部分，TCA为含三苯胺骨架和羧酸官能团的有机配体分子，称作4,4
’
,4
”‑
三甲酸三苯胺，结构式如下：
[0008][0009]上述锆基金属有机框架材料的晶体颜色为白色；及所述锆基金属有机框架结构的荧光材料属于三方晶系，空间群为P
‑
3。该材料中锆离子为八配位，六个锆离子形成六核锆簇结构Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4，和三苯胺配体的羧酸氧形成二维层状结构。该材料中晶胞参数为为α＝90.00
°
，β＝90.00
°
，γ＝120.00
°
，晶胞体积所述锆基金属有机框架结构的荧光材料属于多孔材料。
[0010]本专利技术通过由金属离子Zr
4+
与有机配体4,4
’
,4
”‑
三甲酸三苯胺在溶液中发生配位聚合反应，简便且低廉地获得了具有规则孔道、发光性能、热稳定性能和化学稳定性良好的基于锆基金属有机框架结构的荧光材料，其孔道结构中空腔体积较大、稳定性好，可用于荧光检测材料

[0011]本专利技术的另一目的是提供一种上述基于锆基金属有机框架结构的荧光材料的制备方法。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0013]一种基于锆基金属有机框架结构的荧光材料的制备方法，具体步骤包括：
[0014](1)将四氯化锆与含三苯胺骨架和羧酸官能团的有机配体分子三甲酸三苯胺置于N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)的溶剂体系中，室温搅拌均匀得到混合物I。
[0015](2)在步骤(1)得到的混合物I中加入浓盐酸，超声处理，随后含三苯胺骨架和羧酸官能团的有机配体热合成反应2～5天，自然冷却、并清洗、干燥后得到白色晶体，即为本专利技术公开的一种基于锆基金属有机框架结构的荧光材料。
[0016]通过采用上述技术方案，本专利技术的有益效果如下：
[0017]本专利技术公开的制备方法与传统的荧光材料制备方法相比，不仅操作简单、成本低廉，而且反应温度较低、产率较高，方便推广与应用。
[0018]可选地，所述步骤(1)中，四氯化锆与含三苯胺骨架和羧酸官能团的有机配体分子的摩尔比为(1～4):1。
[0019]其中，需要说明的是：只有将四氯化锆与含三苯胺骨架和羧酸官能团的有机配体分子的摩尔比控制在(1～4):1的范围之内，才得以合成目标产物—一种基于锆基金属有机框架结构的荧光材料。
[0020]可选地，所述步骤(2)中，溶剂热合成反应的温度为100℃～150℃。
[0021]可选地，溶剂N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)与浓盐酸的体积比为(1～4):1。
[0022]本专利技术还有一个目的，就是提供所述基于锆基金属有机框架结构的荧光材料在硝基芳烃的选择性识别和定量检测中的应用。
[0023]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于锆基金属有机框架结构的荧光材料及其制备方法与应用，具有如下优异技术效果：
[0024]首先，本专利技术公开的基于锆基金属有机框架结构的荧光材料的结构式为Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4(TCA)2，其在紫外光的激发下能发射出荧光发射峰位于454nm的荧光，可归属为有机配体分子(H3TCA)的荧光，而鉴于该材料同时具有规则的孔道结构，可作为荧光探测材料使用。
[0025]其次，本专利技术还公开了所述基于锆基金属有机框架结构的荧光材料的制备方法，该制备方法操作简单、成本低廉，并且反应温度较低、产率较高，具有良好的工业化应用潜力。
[0026]然后，本专利技术公开制备的基于锆基金属有机框架结构的荧光材料结晶程度高、稳定性好，可以在水中保持长时间的结构稳定，得以表明该荧光材料化学稳定性良好，从而保证了其在生物科学和环境领域的应用。
[0027]最后，本专利技术公开了所述基于锆基金属有机框架结构的荧光材料在硝基芳烃的选择性识别和定量检测中的应用，通过往锆基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锆基金属有机框架结构的荧光材料，其特征在于，所述基于锆基金属有机框架结构的荧光材料的结构式为Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4(TCA)2；式中，Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4为六核锆簇结构部分，TCA为含三苯胺骨架和羧酸官能团的有机配体分子，称作4,4
’
,4
”‑
三甲酸三苯胺，结构式如下：所述锆基金属有机框架结构的荧光材料属于三方晶系，空间群为P
‑
3；该材料中锆离子为八配位，六个锆离子形成六核锆簇结构Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4和三苯胺配体的羧酸氧配位形成二维层状结构；且所述锆基金属有机框架结构的荧光材料中晶胞参数为α＝90.00
°
，β＝90.00
°
，γ＝120.00
°
，晶胞体积2.一种如权利要求1所述的基于锆基金属有机框架结构的荧光材料的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：1)将四氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐绘，张威，徐时清，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：