[发明专利]一种双组分超分子有机凝胶及其金属凝胶的制备和应用

说明书

本发明公开了一种双组分超分子有机凝胶因子，是将含西弗碱功能化的萘二甲酰亚胺与4‑氨基吡啶功能化的均苯三甲酰氯，在加热下充分溶解到DMSO‑H₂O中，得透明溶液；冷却至室温，形成稳定的具有橘黄色聚集态荧光的双组分超分子有机凝胶MQ。向MQ中分别加入一系列阳离子溶液，只有Fe³⁺的加入使其荧光猝灭，因此MQ能专一选择性荧光识别Fe³⁺。将双组分超分子有机凝胶与六水合高氯酸铁加热溶解于DMSO‑H₂O中，冷却后形成金属凝胶，当向金属凝胶中分别加入一系列阴离子，只有H₂PO₄^‑的加入能使金属凝胶的荧光打开，且荧光由黑色变为橘黄色，从而实现了对H₂PO₄^‑的超灵敏检测。

技术领域

本发明涉及一种由西弗碱功能化的萘二甲酰亚胺与4-氨基吡啶功能化的均苯三甲酰氯凝胶因子通过氢键、π-π作用形成具有强荧光的双组份超分子有机凝胶；本发明同时还涉及基于该超分子有机凝胶的金属凝胶在选择性荧光识Fe³⁺、H₂PO₄^-的应用，属于超分子有机凝胶领域。

背景技术

超分子有机凝胶是一种低分子量的有机化合物（凝胶因子）在有机溶剂中通过氢键、范德华力、π-π堆积作用及亲水-疏水作用等分子间弱相互作用自组装形成的超分子（软）材料。这种材料同时具有固体材料和液体材料特有的优点：超分子有机凝胶分子保持自己的化学性质，可以进行其在溶液中的一些反应，同时该凝胶材料又具有类似于固体的稳定，如易于保存等优点，因此，在超分子软材料领域具有广泛的应用。

最近几年，为金属离子在环境中寻找超灵敏检测分离的离子响应材料已经变得十分重要。到目前为止，有多种方法用来检测不同离子在环境中的存在，如原子吸收光谱法、荧光分析法等。但是这些方法操作起来比较复杂，而且设备价格昂贵，不宜大量投入实际应用中。因此，研究新的方法以实现在环境中有效地检测且分离不同离子仍然是一个具有挑战性的问题。具有刺激响应的超分子有机凝胶作为一种新兴的功能和智能材料，由于它本身具有的特殊性质和很好的应用前景，已经越来越被人们的关注。

Fe³⁺在细胞水平的许多生化过程中起着关键的作用，人体中缺少Fe³⁺会导致贫血、肝损伤、帕金森病和癌症等疾病，同时，Fe³⁺由于具有顺磁性的本质，导致它成为一种荧光猝灭剂，这就使人们很难研究出一种连续可逆的荧光传感器来检测分离Fe³⁺。H₂PO₄^-不仅在各种环境和生物学的应用中起着至关重要的作用，而且在信息传输和能量储存方面也扮演着重要的角色。

发明内容

本发明的目的是提供一种由含西弗碱功能化的萘二甲酰亚胺与4-氨基吡啶功能化的均苯三甲酰氯凝胶因子通过氢键、π-π作用形成具有强荧光的双组份超分子有机凝胶及其制备方法；

本发明的另一目的是提供一种该双组分超分子有机凝胶在单一选择性荧光识别铁离子（Fe³⁺）和连续识别磷酸二氢根（H₂PO₄^-）的应用。

一、双组分超分子有机凝胶

本发明的双组分超分子有机凝胶，是将含西弗碱功能化的萘二甲酰亚胺凝胶因子（标记为M）与4-氨基吡啶功能化的均苯三甲酰氯凝胶因子（标记为Q），在加热下按30~35mg/mL的质量体积比充分溶解到DMSO-H₂O中得到透明溶液；冷却至室温形成稳定的双组分超分子有机凝胶（标记为MQ）。DMSO-H₂O中，DMSO与H₂O的体积比为3:1~1:1。

其中，西弗碱功能化的萘二甲酰亚胺的结构式为：