基于铀酰有机骨架荧光探针的合成及性能研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rambo527
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近年来,荧光探针技术由于其具有响应速度快、灵敏度高、选择性好、成本低,耗时短等优点,受到研究者的青睐。然而与传统的荧光探针材料相比,金属有机骨架材料具有丰富的光学发光位点,存在多种能量转移过程,结构和孔隙可调节,发光寿命长及发光波长范围广等优势,被广泛应用于医学、农业、环境污染等领域。其中,铀酰有机骨架材料由于其发光寿命长、强度高、性能稳定等优点,在发光传感方面具有较大的应用前景,然而对于铀酰有机骨架材料作为荧光探针的研究鲜有报道。因此,制备不同的铀酰有机骨架材料并研究其发光传感性能具有十分重要的研究意义,本文合成了7例铀酰有机骨架材料,分别为:(UO2)(ipa)(1),(H24,4’-bpy)0.5·[(UO2)1.5(ipa)2(H2O)](2),(UO2)(nip)(2,2’-bpy)(3),(H2bpe)·[(UO2)0.5(nip)](4),(H24,4’-bpy)·[(UO2)3(nip)4]·(4,4’-bpy)(5),(H2bpp)·[(UO2)2(nip)3]·H2O(6),(H2tmp)·[(UO2)(nip)2](7)(ipa:间苯二甲酸,4,4’-bipy:4,4’-联吡啶,nip:硝基间苯二甲酸,2,2′-bipy:2,2’-联吡啶,bpe:1,2-二(4吡啶基)乙烯,bpp:1,3-二(4吡啶基)丙烷,tmp:四甲基吡嗪),对其进行差热、红外、粉末衍射和光致发光等表征,其中2,3,6三例配合物具有较好的荧光探针性能。针对配合物2进行了金属阳离子及抗生素传感实验,发现其在十五种不同金属阳离子水溶液中,能够高效识别Fe3+,同时针对不同抗生素溶液,能够有效识别盐酸四环素。根据荧光淬灭常数公式以及检出限公式得出Fe3+和盐酸四环素的荧光淬灭常数分别为9.7×103及2.4×104,检出限分别为1.02 ppm及0.819 ppm。此外,通过前沿分子轨道(FMO)和自然键轨道(NBO)分析了配合物2的电子特性,讨论了配合物2对Fe3+和盐酸四环素可能的检测机理。并在实际河水样品中的检测具有较好的回收率与较低的相对标准偏差。因此配合物2可作为检测水中Fe3+和盐酸四环素的多响应传感器,具有较高的灵敏度、选择性和可回收性。对于配合物3和6进行氨基酸的传感实验,结果发现在十一种常见的氨基酸中,精氨酸能够使铀酰配合物3和6发光增强。两种配合物在检测水中精氨酸的过程中都具有较低的检出限,分别为1.06×10–6 mol/L和6.42×10–6 mol/L。并在模拟的葡萄汁样品中两种配合物对精氨酸的检测均具有较高的回收率。且相对于发光淬灭,发光增强的现象更为少见。因此配合物3和6可以有效识别精氨酸。值得注意的是,配合物6还可以作为一种双功能发光传感器,以发光淬灭的传感方式成功检测水中MnO4–阴离子,且有较低的检出限(LOD=1.79×10–6 mol/L)和较高发光淬灭常数(Ksv=1.88×104)。配合物6在实际样品中检测MnO4–阴离子同样具有较高的回收率。并且经过5次循环实验配合物3和6的检测效果几乎没有改变,说明其具有较好的稳定性。此外,还讨论了两种配合物在检测精氨酸和MnO4–阴离子中可能的检测机制。
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