[发明专利]一种金属有机骨架化学传感器和制备方法及其应用

说明书

本发明属于环境保护和晶态材料领域。具体为通过溶剂热法合成一种金属有机骨架化学传感器和制备方法及应用。该化学传感器命名为FJI‑C8，化学简式为：{[(CH₃)₂NH₂]₁₀[Zn₉(TDPAT)₄(μ₃‑O)₂]·(H₂O)₂₇·(DMF)₁₇}_n，其中TDPAT代表2,4,6‑三(3,5‑二羧酸苯胺)‑1,3,5‑三嗪的羧酸盐阴离子。该材料的结构属于立方晶系，空间群为F4₁32，晶胞参数为：α＝90.00°,该材料是三维的阴离子骨架材料，抗衡阳离子为二甲胺阳离子，其中包含的方形一维通道和的三角形通道，孔隙率为61.1％。FJI‑C8可以作为化学传感器对微量硝基爆炸物和金属离子选择性检测。特别地，FJI‑C8对2,4‑二硝基苯酚和Fe³⁺特别敏感。该材料具有使用量低、工艺简单、操作方便、成本低廉、选择性高、检出限低等特点，有利于其以后的应用。

技术领域

本发明属于环境保护和晶态材料领域。具体为通过溶剂热法合成一种多孔的阴离子金属有机骨架化学传感器和制备方法及应用。

背景技术

硝基爆炸物，如硝基苯(NB)，对硝基苯酚(PNP)，硝基甲苯(PNT)，1,2-二硝基苯(1,2-DNB)，1,4-二硝基苯(1,4-DNB)，2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)，2,6-二硝基甲苯(2,6-DNT)，2,4-二硝基苯酚(2,4-DNP)，2,4,6-三硝基甲苯(TNT)和2,4,6-三硝基苯酚(TNP)等对国家安全有很大的威胁作用，同时，硝基爆炸物也具有高毒性。然而其较低的蒸汽压和反应活性使得其很难被检测。另外，Fe³⁺的浓度在生物系统和地球中起着至关重要的作用，其合适的含量不仅可以促进肌肉的形成，同时可以提升脑功能。过高和过低都会影响生物系统的运行。因此，发展一种材料，可以同时检测硝基爆炸物和Fe³⁺的浓度至关重要。目前常用的检测手段有：表面增强拉曼光谱、质谱、电化学法。但是，这些检测手段具有仪器贵重、仪器笨重、操作步骤复杂、耗时等缺点。而通过化学传感器检测可以作为一种替代手段，具有低成本、高灵敏度和操作简单等特点。

发明内容

本文通过合成一种阴离子金属有机骨架材料作为化学传感器，命名为FJI-C8，可以对微量硝基爆炸物和Fe³⁺快速响应，同时具有高的选择性，很低的检出限，其使用量也是所有已报道的金属有机骨架材料中最低的。另外，值得注意的是，该材料对2,4-DNP的选择性首次超过TNP，这主要得益于金属有机骨架材料的荧光发射光谱与2,4-DNP的紫外可见吸收光谱的完美重合，同时得益于合适的孔径、高孔隙率、高密度未配位N原子和电子转移等协同作用。

该化学传感器FJI-C8，化学简式为：{[(CH₃)₂NH₂]₁₀[Zn₉(TDPAT)₄(μ₃-O)₂]·(H₂O)₂₇·(DMF)₁₇}_n，其中TDPAT代表2,4,6-三(3,5-二羧酸苯胺)-1,3,5-三嗪的羧酸盐阴离子。其特征在于，晶体的结构属于立方晶系，空间群为F4₁32，晶胞参数为：α＝90.00°，该材料是三维的阴离子骨架材料，抗衡阳离子为二甲胺阳离子，其中包含的方形一维通道和的三角形通道，孔隙率为61.1％。