[发明专利]一种二元稀土有机框架晶体材料、其合成方法及应用

说明书

本申请提供一种二元稀土有机框架晶体材料，其化学式为：[Me₂NH₂][Eu_xTb_1‑xL(H₂O)₄]；其中，0＜x≤0.5；Me代表甲基；L代表由吡啶‑2,6间苯二甲酸形成的有机配体；所述晶体属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为α＝90，β＝90，γ＝90，Z＝4。该二元稀土有机框架晶体材料具有很高的热稳定性和空气稳定性，可在77K至450K的广泛范围内用于温度探测，该温度范围不仅包含低温区还覆盖了生理温度区和高温区，是目前实现的最宽检测温度范围。

技术领域

一种二元稀土有机框架晶体材料、其合成方法及在温度探测中的应用，属于晶体材料领域。

背景技术

温度是科学研究与工业应用领域中的一个非常重要的物理参数，温度探测器是现代测试和工业过程控制中应用频率最高的传感器之一。对于温度的探测已经设计发明出了各式各样的仪器和材料。荧光温度传感器主要基于荧光的强度或寿命与温度的依赖关系，相比传统的传感技术，荧光温度检测具有抗电磁干扰、高压绝缘、稳定可靠、高精度、高灵敏度、微小尺寸、长寿命及耐腐蚀、适应性好等特点。

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一种由金属离子或金属簇与有机桥联配体通过配位作用组装形成的新型多孔晶体材料。金属－有机框架材料具有特殊的拓扑结构、内部排列的规则性以及特定尺寸和形状的孔道，但框架材料表现出更大的结构可变、可调特性以及更为丰富的物理化学性质。在发光金属-有机框架材料中，不仅无机金属离子和有机配体能够提供发光性能，而且框架材料孔道内组装的客体分子或离子也能够产生发光，此外，框架材料的发光性能与化学环境、配位构型、晶体结构及其与孔道内客体分子的相互作用也都密切相关。所以，相对于其它发光材料，发光金属-有机框架材料的优势在于其多样的发光形式，以及其可调节的发光性能。稀土－有机框架材料(lanthanide metal-organic frameworks)结合了稀土离子优异的发光性能以及金属-有机框架材料发光形式多样以及发光可调控的优势，在荧光探测、发光与显示和生物医学成像等领域都具有极大的应用价值。

双稀土有机框架材料通过两种不同的稀土盐与有机配体合成得到，同时具有两种稀土离子的特征荧光。其在温度探测方面具有以下优势：(1)灵敏度高，相比于传统的温度探测技术精确而快速，和装有染料的稀土有机框架材料相比，双稀土离子之间的能级接近，更容易发生能量传递和回传，因而灵敏度和可逆性较好。(2)实时温度成像，相对于装有染料的稀土有机框架材料，其发光的颜色随温度的变化更加明显。(3)自校准，相比于单稀土有机框架材料和具有单一特征发光的有机物，其具有两种稀土离子的特征发光，利用两个特征发光的发光强度比，可以自校准，不需要附加基线校准，克服了以往采用单一发光峰强度进行探测时灵敏度受探测中心浓度、激发光源稳定性和探测器稳定性影响的缺陷。

使用双稀土－有机框架材料进行温度探测已经有一些报道，但比较常用的双稀土比值型温度计在常温区和高温区域并不敏感，从而使它们的应用局限在室温及以下的温度范围。另一方面，由于金属-有机框架热稳定性和溶剂稳定性通常比较差，在空气中不稳定，也限制了他们的应用。因此寻找一种稳定的并能在广泛温度范围内检测尤其是包含常温区和高温区的双稀土－有机框架材料迫在眉睫。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种二元稀土有机框架晶体材料，该二元稀土有机框架晶体材料为双稀土金属有机框架化合物，具有很高的热稳定性和空气稳定性；在紫外光的激发下，能同时发射出铕离子和铽离子的特征发射，其比率在77-450K对温度具有良好的线性响应，因而可以用作在广泛范围的温度探测。

所述二元稀土有机框架晶体材料，其化学式如式I所示：

[Me₂NH₂][Eu_xTb_1-xL(H₂O)₄] 式I；