稀土金属-有机框架化合物的制备及荧光传感性能研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiaoxuepan
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冶金工业的生产废水中含有大量重金属离子、剧毒阴离子以及有机物质等污染物,水环境污染具有累积性及长期性等特点,经过不断富集不仅威胁生态系统安全,还对人们的身体健康造成严重危害。在冶金行业的快速发展下,人们对水污染物愈发重视,高效定量检测水体环境中的污染物至关重要。稀土金属有机框架化合物(RE-MOFs)优异的结构和光致发光性质为设计荧光传感检测材料提供了非常重要的平台,本研究围绕荧光RE-MOFs材料在水环境污染物的检测识别方面的研究热点,在溶剂热条件下设计合成了5种稀土金属有机框架材料,重点研究了材料的荧光性质与传感检测特性,论文主要工作如下:1、利用呋喃二甲酸(H2FDA)与Eu3+和Tb3+合成了两种三维RE-MOFs材料:{[Eu(FDA)1.5(DMF)]·DMF}(Eu-FDA)和{[Tb(FDA)1.5(DMF)]·DMF}(Tb-FDA),研究了Eu-FDA和Tb-FDA的光致发光性能、微观形貌、热稳定性以及在各种有机溶剂中的化学稳定性。探究了Eu-FDA和Tb-FDA对有机小分子溶剂和金属离子的发光检测特性,两者均对硝基苯(NB)具有显著的选择性荧光猝灭,静态猝灭与动态猝灭共存,检测极限分别为6.022×10-5 M和6.695×10-5 M,通过DFT理论计算阐明了检测NB的机制机理,Tb-FDA可高效灵敏地选择性检测Fe3+,检测极限为2.553×10-5M,通过XRD分析、UV-Vis光谱和XPS分析揭示了Fe3+荧光检测猝灭的机制机理。2、采用双配体策略使用H2FDA和其同构配体噻吩二羧酸(H2TDC)与Eu3+合成了一种双配体RE-MOF:Eu-FT,H2TDC的引入导致Eu-FT的形貌改变为光滑球形,并对硝基苯产生了一定的抗猝灭能力。荧光检测研究表明2-甲基-4-硝基苯酚(PNOC)使得Eu-FT完全荧光猝灭,在低浓度范围内具有良好的线性关系,检测极限为2.18×10-6M-1。Eu-FT对Mn2+表现出显著的选择性荧光猝灭效应,在使用的两种检测方法中,检测极限分别为6.427×10-5 M和1.1875×10-6M,Mn2+与双配体的羧基基团以及噻吩二羧酸的噻吩S之间的相互作用和电子转移降低了能量转移效率,非辐射跃迁能量减少导致Eu-FT发光猝灭。3、以2,5-二溴对苯二甲酸(H2DBTA)为有机配体合成了两种二维RE-MOFs材料:{[Eu2(DBTA)3(DMF)2]·DMF}n(Eu-DBTA)和{[Tb2(DBTA)3(DMF)2]·DMF}n(Tb-DBTA),两者具有新的拓扑形式,探究了结构构筑形式从单核单元、双核单元、一维无限链以及二维网状结构的生长构筑过程,微观形貌表现为层状结构。研究了Eu-DBTA和Tb-DBTA对阴离子溶液的荧光响应,对CN-表现出高选择性和灵敏检测且具有优异的抗干扰能力,CN-检测限分别为9.026×10-5 M和1.712×10-4 M,通过XRD、FTIR对比分析、UV-Vis光谱、XPS分析查明了CN-发光猝灭机制为RE3+和CN-离子之间的弱配位相互作用,设计合成的两种RE-MOFs材料可作为选择性和灵敏检测CN-的荧光检测材料。
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