一种三维双核铽配位聚合物及其制备方法和应用

本发明属于稀土金属配位聚合物领域，具体涉及一种三维双核铽配位聚合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、镧系配合物因其发光寿命长、斯托克斯位移大、发射谱线尖锐等特点而受到广泛关注。此外，镧系配合物也作为荧光探针实现有机小分子和有害离子的检测，具有高灵敏度、高选择性、快速响应等优点。

2、近年来，人们将越来越多的注意力集中在挥发性有机化合物和有毒金属等化学污染物的有效检测上，因为这些物质严重威胁人体健康和生活环境。挥发性有机物在室温下很容易蒸发，并通过正常呼吸进入人体。它们来源比较广泛，例如从建筑材料、清洁产品、粘合剂、涂料以及办公设备中释放出来，并且难以消除。丙酮作为高挥发性有机溶剂之一，很容易被生物体吸收，吸收的丙酮分布在全身，特别是含水量高的器官，会引起新陈代谢紊乱以及对生物体的毒副作用。从物理性质和应用的角度来看，水溶液中丙酮的定性、定量检测是非常重要的。另一方面，六价铬离子对于工业化生产和现代生活是非常重要的，其在皮革鞣制，涂料制造和钢铁制造等工业中的使用日益增加。此外，六价铬也是最常见的有毒重金属污染物之一，阴离子cro42–/cr2o72–是环境不可降解物，对人体健康有害，它们在身体里富集以后会导致皮肤过敏、溃疡、鼻炎、肺癌和肾功能衰竭，并且在被浓缩后诱发基因突变。到目前为止，已有的检测方法有：离子迁移谱、电感耦合等离子体、电化学分析法、原子吸收光谱等，但这些方法耗时长、成本高、预处理复杂。相反，金属配合物荧光探针可以简单、快速、准确并且经济有效的监测这些物质，因此它们的设计、合成以及应用已经获得了快速发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于基于上述技术现状，提供一种三维双核铽配位聚合物及其制备方法，以及该配位聚合物作为荧光探针在水溶液中检测丙酮和六价铬离子的应用。

2、为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种三维双核铽配位聚合物，其分子式为[tb2(μ3-hia)3·2h2o]n，其中hia2-为5-(羟甲基)间苯二甲酸羧基去掉两个质子形式，n表示聚合度；其结构式为：

4、

5、其中表示不对称单元以外的配位键。

6、进一步地，所述三维双核铽配位聚合物晶体属于单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝115.0037(16)°。

7、进一步地，所述三维双核铽配位聚合物的不对称单元包含一个tb(ⅲ)原子、一个羧基脱质子化配体(hia2-)和二分之一个游离h2o分子。每个tb3+离子与八个氧原子配位，呈现出扭曲的十二面体{tbo8}几何结构。tb3+的八个配位氧原子来自两个配体的四个不同的coo-基团。tb-o键长度分别在2.263(5)到之间。相邻的tb(ⅲ)离子之间通过配体羧基连接，距离为

8、第二方面，本发明提供了第一方面所述的三维双核铽配位聚合物的制备方法，包括以下步骤：将tb(no3)3·6h2o和5-(羟甲基)间苯二甲酸混合后，加入ch3cn和水的混合液，经水热反应得到所述的三维双核铽配位聚合物。

9、进一步地，所述tb(no3)3·6h2o和5-(羟甲基)间苯二甲酸的摩尔比为0.9:2.0～1.1:2.0。

10、进一步地，所述ch3cn和水的混合液中ch3cn和水的体积比为0.9:1.0～1.2:1.0。

11、进一步地，所述水热反应的温度为138～142℃，时间为71～72h。

12、第二方面，本发明提供了第一方面所述的三维双核铽配位聚合物作为荧光探针材料在水溶液中检测丙酮小分子和六价铬离子的应用。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

14、本发明提供的铽配位聚合物是在水热条件下得到的，制取工艺简单，产率、纯度较高。热重分析表明结构在324℃以上发生分解，实用的温度范围在324℃以下。

15、本发明提供的三维双核铽配位聚合物是基于配体5-(羟甲基)间苯二甲酸构筑的，室温条件下测定配合物水相悬浮液的荧光发射光谱。当激发波长为247nm，在ph＝1～14的tris-hcl缓冲溶液的条件下，该配合物具有较强的耐酸性。同时在较宽的中强酸(ph＝3～7)范围内具有较高的稳定性和较强的荧光强度。当加入丙酮分子和六价铬离子后，配合物荧光猝灭。本发明的配合物可以作为高效检测丙酮和六价铬离子的荧光探针。

技术特征：

1.一种三维双核铽配位聚合物，其特征在于，所述三维双核铽配位聚合物的分子式为[tb2(μ3-hia)3·2h2o]n，其中hia2-为5-(羟甲基)间苯二甲酸羧基去掉两个质子形式，n表示聚合度；其结构式为：

2.根据权利要求1所述的一种三维双核铽配位聚合物，其特征在于，所述三维双核铽配位聚合物晶体属于单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝115.0037(16)°。

3.一种如权利要求1或2所述的三维双核铽配位聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将tb(no3)3·6h2o和5-(羟甲基)间苯二甲酸按比例混合，并加入ch3cn和水的混合液，经水热反应得到所述的三维双核铽配位聚合物。

4.根据权利要求3所述的一种三维双核铽配位聚合物的制备方法，其特征在于，所述tb(no3)3·6h2o和5-(羟甲基)间苯二甲酸的摩尔比为0.9:2.0～1.1:2.0。

5.根据权利要求3所述的一种三维双核铽配位聚合物的制备方法，其特征在于，所述ch3cn和水的混合液中ch3cn和水的体积比为0.9:1.0～1.2:1.0。

6.根据权利要求3所述的一种三维双核铽配位聚合物的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为138～142℃，时间为71～72h。

7.一种如权利要求1或2所述的三维双核铽配位聚合物的应用，其特征在于，所述三维双核铽配位聚合物作为荧光探针材料在水溶液中检测丙酮小分子和六价铬离子的应用。

技术总结
本发明提供了一种三维双核铽配位聚合物，其分子式为：[Tb<subgt;2</subgt;(μ<subgt;3</subgt;‑HIA)<subgt;3</subgt;·2H<subgt;2</subgt;O]<subgt;n</subgt;，其中HIA<supgt;2‑</supgt;为5‑(羟甲基)间苯二甲酸去掉两个质子形式，n表示聚合度。该金属配位聚合物晶体于单斜晶系，空间群为C2/c，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝115.0037(16)°。本发明提供的铽配位聚合物是在水热条件下得到的，制取工艺简单，产率高，可以作为高效检测丙酮分子和六价铬离子的猝灭型荧光探针。

技术研发人员：王爱,胡子佳
受保护的技术使用者：山西大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14