[发明专利]一种功能化锆基金属有机笼及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种功能化锆基金属有机笼及其制备方法和应用。本发明的功能化锆基金属有机笼的制备方法，包括如下步骤：S1：将(S,S)‑2,5‑双‑(2‑羟丙基硫烷基)‑对苯二甲酸和锆盐溶于有机溶剂中，得到混合物；S2：将混合物采用溶剂热法进行反应，得到反应混合物；S3：对反应混合物进行冷却、结晶、洗涤、溶剂交换，得到功能化锆基金属有机笼。本发明的功能化锆基金属有机笼制备方法简单，稳定性好，检测效率高，灵敏度高，抗干扰性强，可实现在自身不同浓度下对包括磺胺类、硝基呋喃类、有毒重金属在内的多种环境污染物的特异性识别，具有良好的普适性。

技术领域

本发明涉及金属有机笼技术领域，尤其是涉及一种功能化锆基金属有机笼及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素和有毒重金属物种被广泛应用于临床治疗、水产养殖、皮革制造、电镀等不同行业。然而，在河流湖泊、地下水、土壤中残留的抗生素会通过食物链进入人体，而以重铬酸根为主要代表的有毒重金属物种易溶于水，并因其高毒性被列为致癌物。因此，面对抗生素和有毒重金属对环境和人类生命健康的潜在威胁，亟需开发一种方便、可靠、选择性高的分析检测方法。

目前，在众多可行的检测技术中，荧光传感技术因其灵敏度高、易于可视化、操作简单、传感响应快、成本低廉等优点，已然成为极具前景的抗生素和有毒重金属的检测方法。金属-有机笼(MOCs)是由有机配体和金属离子或团簇配位自组装而成的离散分子结构，也是继金属有机框架(MOFs)之后的另一种快速发展的多孔材料。MOCs具有永久的孔隙率、合适的空腔尺寸、良好的分散性以及丰富的发光形式(包括以配体为中心的发光、以金属为中心的发光、电荷转移发光、客体诱导发光等)。此外，MOCs的永久孔隙率也使得分析物可实现可逆的吸收和释放，保证了MOCs的再生和重复利用。这些都为MOCs作为荧光探针应用于检测环境污染物提供了理论基础。

虽然MOCs已在吸附、催化、膜、气体分离、生物制药等方面吸引了研究关注，然而在荧光检测环境污染物领域仍少有报道。特别是，传统的荧光传感模式需要单一性荧光探针来对应识别一种抗生素，很难利用一种探针同时选择性识别多种抗生素。因此，需要开发出一种能够选择性检测多种环境污染物的方法。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能化锆基金属有机笼及其制备方法和应用，该功能化锆基金属有机笼能够实现在自身不同浓度下对包括磺胺类、硝基呋喃类、有毒重金属在内的多种环境污染物的特异性识别。

本发明提供一种功能化锆基金属有机笼的制备方法，包括如下步骤：

S1：将(S,S)-2,5-双-(2-羟丙基硫烷基)-对苯二甲酸和锆盐溶于有机溶剂中，得到混合物；

S2：将混合物采用溶剂热法进行反应，得到反应混合物；

S3：对反应混合物进行冷却、结晶、洗涤、溶剂交换，得到功能化锆基金属有机笼(简称为Zr-MOCs)。

具体地，步骤S1可以包括：将(S,S)-2,5-双-(2-羟丙基硫烷基)-对苯二甲酸和锆盐加入有机溶剂中，超声至完全溶解后加入去离子水，继续超声至呈澄清状态，得到混合物。

本发明对所采用的锆盐不作严格限制，例如可以采用二氯二茂锆(Cp₂ZrCl₂)等；特别是，步骤S1中，(S,S)-2,5-双-(2-羟丙基硫烷基)-对苯二甲酸与锆盐的摩尔比可以为1：(1.5-2.5)，优选为1：2；采用的有机溶剂可以为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或N,N-二甲基乙酰胺(DMA)，优选为DMA；溶解时，有机溶剂与去离子水的体积比可以为1：(1.5-2.5)，优选为1：2；此外，超声条件可以为：超声功率200-300w，优选为250w；超声时间10-15min。

在本发明的步骤S2中，反应温度可以为60-65℃，优选为60℃；反应时间可以为10-12h，优选为10h。