多响应锆基金属有机框架荧光传感器对Fe3+,Cr2O72-离子和有机小分子的识别

doi:10.6023/cjoc202005010

有机化学 ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (9): 2938-2948.DOI: 10.6023/cjoc202005010 上一篇下一篇

研究论文

多响应锆基金属有机框架荧光传感器对Fe³⁺,Cr₂O₇^2-离子和有机小分子的识别

马学林^a,b, 韩利民^a, 张骁勇^b, 郝占忠^b, 杨威^b, 张玉恒^b, 王丽^b

a 内蒙古工业大学化工学院呼和浩特 010051;
b 包头师范学院化学学院内蒙古包头 014030

收稿日期:2020-05-05 修回日期:2020-07-01 发布日期:2020-07-17
通讯作者: 张骁勇, 韩利民 E-mail:66123@bttc.edu.cn;hanlimin@imut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金（No.51964041）、内蒙古自然科学基金（Nos.2018BS02009，2019MS02031）、内蒙古教育厅项目（No.NJZY19187）和包头市青年创新人才（No.30324001）资助项目.

A Highly Stable Multi-response Zirconium(IV) Metal-Organic Frameworks for Fluorescence Sensing of Fe³⁺, Cr₂O₇^2- and Organic Small Molecules

Ma Xuelin^a,b, Han Limin^a, Zhang Xiaoyong^b, Hao Zhanzhong^b, Yang Wei^b, Zhang Yuheng^b, Wang Li^b

a Chemical Engineering College, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051;
b Department of Chemistry, Baotou Teachers'College, Baotou, Inner Mongolia 014030

Received:2020-05-05 Revised:2020-07-01 Published:2020-07-17
Supported by:
Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51964041), the Natural Science Foundation of Inner Mongolia (Nos. 2018BS02009, 2019MS02031), the Education Department Project of Inner Mongolia (No. NJZY19187), and the Young Innovative Talents in Baotou City (No. 30324001).

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摘要/Abstract

以2，2'，2''-[（1，3，5）-三嗪-2，4，6-三亚胺基]三苯甲酸（L）和ZrONO₃·2H₂O为原料，在N，N-二甲基甲酰胺（DMF）/H₂O中合成了一种新的锆基金属有机框架荧光传感器（Zr-MOF）.系统地研究了Zr-MOF对水溶中的Fe³⁺和Cr₂O₇^2-离子的荧光响应，其猝灭常数（K_SV）分别为9.54×10⁴，1.75×10⁴ L·mol^-1，检测限（LOD）分别为3.78×10^-8，9.12×10^-7 mol/L.同时也研究了Zr-MOF对DMF溶液中的丙酮、CCl₄和二甲苯的荧光识别，其猝灭常数（K_SV）分别为6534.3，4325.7，4025.1 mL^-1，检测限（LOD）分别为1.09×10^-6，2.73×10^-5和3.17×10^-5 mL.通过FTIR、¹H NMR、TAG、PXRD和元素分析等对Zr-MOF进行表征.结果表明，Zr-MOF在沸水和不同pH值溶液中，结构具有较高的稳定性，但其荧光强度在不同的pH值溶液中呈现一定的变化规律.水样和尿样检测证明，Zr-MOF可作为荧光传感器应用到实际溶液检测中.模拟实验表明，Zr-MOF对丙酮，CCl₄和二甲苯有较高的选择性和灵敏度.

关键词: Zr-MOF, 荧光传感器, Fe^3＋, Cr₂O₇^2-, 丙酮, CCl₄, 二甲苯

A new zirconium(IV) metal-organic framework (Zr-MOF) based on tricarboxylate ligands, namely ZrL▪2H₂O (L=2,2',2''-([1,3,5]-triazine-2,4,6-triimino)tribenzoic acid)) has been designed and synthesized. It can be served as a platform of multi-responsive fluorescence sensor for Fe³⁺ and Cr₂O₇^2- in water. The Stern-Volmer constants (K_SV) are 9.54×10⁴, 1.75×10⁴ L·mol^-1, and the limits of detection are 3.78×10^-8, 9.12×10^-7 mol/L, respectively. Meanwhile, it can also be used as a multi-response fluorescence probe to detect acetone, CCl₄ and xylene in N,N-dimethylformamide (DMF) solution. The Stern-Volmer constants (K_SV) are 6534.3, 4325.7, 4025.1 mL^-1, and the limits of detection are 1.09×10^-6, 2.73×10^-5, 3.17×10^-5 mL, respectively. The Zr-MOF was characterized by FTIR,¹H NMR, powder X-ray diffraction (PXRD), thermo gravimetric analysis (TGA) and elemental analysis. Interestingly, the Zr-MOF has the high water stability and pH stability, but its fluorescence intensity will show certain change law in the range of pH 0~14. Water and urine sample application test showed that Zr-MOF had high sensitive detection for Fe³⁺, and simulated organic solvents test showed that Zr-MOF has high sensitivity and selectivity to acetone, CCl₄ and xylene.

Key words: Zr-MOF, fluorescence sensor, Fe³⁺, Cr₂O₇^2-, acetone, CCl₄, xylene

引用此文

马学林, 韩利民, 张骁勇, 郝占忠, 杨威, 张玉恒, 王丽. 多响应锆基金属有机框架荧光传感器对Fe³⁺,Cr₂O₇^2-离子和有机小分子的识别[J]. 有机化学, 2020, 40(9): 2938-2948.

Ma Xuelin, Han Limin, Zhang Xiaoyong, Hao Zhanzhong, Yang Wei, Zhang Yuheng, Wang Li. A Highly Stable Multi-response Zirconium(IV) Metal-Organic Frameworks for Fluorescence Sensing of Fe³⁺, Cr₂O₇^2- and Organic Small Molecules[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2020, 40(9): 2938-2948.

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多响应锆基金属有机框架荧光传感器对Fe³⁺,Cr₂O₇^2-离子和有机小分子的识别

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