本發(fā)明涉及一種金屬-有機框架及其制備方法，尤其涉及一種可選擇性識別Cr³⁺離子的鋱金屬–有機框架及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬-有機框架又稱為多孔金屬-有機配位聚合物，是一類非常重要的多孔材料，是由無機金屬離子和有機配體通過配位鍵及其它一些弱作用(如氫鍵和π···π作用等)構(gòu)建而成的。金屬-有機框架結(jié)合了無機和有機的特點，相比于傳統(tǒng)的無機多孔材料(如分子篩)不僅具有較高的穩(wěn)定性，而且易于剪裁和修飾。通過選擇不同尺寸和種類的有機配體或者在配體上引入不同的功能基團都可以有效調(diào)控金屬-有機框架孔道的尺寸和孔道表面的物理和化學性能，從而獲得具有特定功能的金屬-有機框架多孔材料。目前，金屬-有機框架在氣體吸附與分離、催化、熒光傳感及光電磁等領(lǐng)域都展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。鑭系離子發(fā)光具有很窄的發(fā)射帶和較大的斯托克(Stokes)位移以及發(fā)射壽命長等優(yōu)點，其相應(yīng)的配合物往往具有優(yōu)良的吸收系數(shù)和高效的配體—Ln(III)離子能量轉(zhuǎn)移功能，因而鑭系配合物被廣泛應(yīng)用于生物成像、固體發(fā)光材料、熒光探針傳感器等研究領(lǐng)域。隨著人類生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的重金屬離子日益增多，重金屬離子的排放會對環(huán)境和人類的健康產(chǎn)生巨大危害，所以有效地對重金屬離子進行微量監(jiān)測是人們亟待解決的問題。鑭系金屬-有機框架以其高選擇性識別，監(jiān)測靈敏度高等優(yōu)點在重金屬離子監(jiān)測方面表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛能。有機配體3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸二鉀鹽具有共軛的苯環(huán)、強配位能力的羧基和弱配位能力的磺酸基團。具有豐富π電子的3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸所吸收的光能可有效轉(zhuǎn)移給鑭系金屬離子，具有強配位能力的羧基有利于構(gòu)筑穩(wěn)定的金屬-有機框架，而具有弱配位能力的磺酸基可不參與配位或部分配位而排列在金屬-有機框架的孔道表面與重金屬離子作用而影響整個金屬-有機框架的發(fā)光性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可選擇性識別Cr³⁺的金屬-有機框架及其制備方法，該化合物可作為高選擇性識別重金屬離子Cr³⁺的功能材料。

本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，其特征是目標化合物為鋱金屬-有機框架，其化學式為，[Tb·C₁₇H₁₇NO₁₃S₂K]，單斜晶系，空間群為P2₁/c，單胞參數(shù)為α＝90°,β＝91～93°，γ＝90°，Z＝4。

將硝酸鋱和3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸按照1:1的摩爾比例混合放入盛有3毫升N，N′-二甲基甲酰胺、1毫升水和1毫升乙醇的體積為20毫升的玻璃瓶中，硝酸鋱的量控制在14毫克左右，然后恒溫在338K下反應(yīng)4天，得到無色塊狀晶體為鋱金屬-有機框架，產(chǎn)率約為50％。

本發(fā)明所述的鋱金屬-有機框架，其特征是應(yīng)用于高選擇性識別重金屬離子Cr³⁺的功能材料。

本發(fā)明具體反應(yīng)式為：

C₁₄H₈O₁₀S₂K₂(3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸二鉀鹽)+Tb(NO₃)₃+2H₂O+C₃H₇ON(N，N′-二甲基甲酰胺)→Tb·C₁₇H₁₇NO₁₃S₂K+KNO₃+2HNO₃

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、得到的化合物可以高選擇性識別重金屬離子Cr³⁺，且監(jiān)測靈敏度高，在DMF溶液中最低監(jiān)測量可達到10^-5毫摩爾/毫升；

2、合成方法簡單，易操作、原料來源充足、生產(chǎn)成本低廉、化合物合成的產(chǎn)率較高，純度高以及重復性好，使得其適合擴大化生產(chǎn)的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的晶體結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

本發(fā)明的化合物[Tb·C₁₇H₁₇NO₁₃S₂K]的合成：

[Tb·C₁₇H₁₇NO₁₃S₂K]是采用常規(guī)溶劑熱法得到的，具體反應(yīng)式為：

2C₉H₇N₃O₂(4-(1,2,4-1H-三氮唑)苯甲酸)+Zn(NO₃)₂→[Zn·(C₉H₆N₃O₂)₂]+2HNO₃(硝酸)

具體操作步驟為：將硝酸鋱和3,3′-二磺酸基-4,4′-聯(lián)苯二甲酸按照1:1的摩爾比例混合放入盛有3毫升N，N′-二甲基甲酰胺、1毫升水和1毫升乙醇的體積為20毫升的玻璃瓶中，硝酸鋱的量控制在14毫克左右，然后恒溫在338K下反應(yīng)4天，得到無色塊狀晶體為鋱金屬-有機框架，產(chǎn)率約為50％。經(jīng)單晶衍射儀測試表明該晶體為目標化合物。

如圖1所示，本發(fā)明的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)為：單斜晶系，空間群為P2₁/c，單胞參數(shù)為α＝90°,β＝91～93°，γ＝90°，Z＝4。在重金屬離子Cr³⁺的濃度為10^-3毫摩爾/毫升的DMF溶液中，該鋱金屬-有機框架的發(fā)光被顯著淬滅，而同濃度的Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Co²⁺離子卻對該鋱金屬-有機框架的發(fā)光影響不大，說明該鋱金屬-有機框架可選擇性檢出Cr³⁺。另外，當Cr³⁺的濃度降到10^-5毫摩爾/毫升時仍可有效地淬滅鋱金屬-有機框架的發(fā)光，說明該鋱金屬-有機框架對Cr³⁺的檢測靈敏度高。