CN107383384A - 锌卟啉金属‑有机骨架纳米圆盘的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锌卟啉金属‑有机骨架纳米圆盘的制备方法：(1)将原卟啉溶解分散于有机溶剂二甲基甲酰胺中；(2)以水溶液配制锌配位离子并与原卟啉溶液螯合形成前体溶液；(3)水热处理获得尺度分布均匀的二维结构的锌卟啉金属‑有机骨架纳米圆盘。该方法利用卟啉分子与金属离子在一定条件下能够形成配位键的这一特性，通过简单的加入调节剂控制产物粒径的大小，可控得到不同粒径的金属‑有机骨架纳米圆盘。同时，将本发明方法制备的纳米圆盘固定在导电玻璃表面，能够非常灵敏的用于电化学检测亚硝酸盐。相比现有技术，本发明通过简单水热即可制备二维结构的锌卟啉的金属‑有机骨架纳米圆盘，并能够灵敏的应用于电化学检测亚硝酸盐。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料的制备方法，尤其涉及一种锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法及应用。
背景技术
二维材料由于具有高的比表面积，丰富的表面活性位点和超快的电荷转移性能成为科学家研究的热点之一。而金属-有机骨架结构作为比较经典的纳米材料，具有良好的结晶性，结构可调性，大量的多孔性和高的比表面积等特点，这赋予了它在很多方面的应用。虽然三维块状的金属-有机骨架结构材料被大量的制备和研究，然而将二维结构与金属-有机骨架结构相结合形成独特的片层结构材料，会具备双方面的优异性能。因此，发展一种简单、有效的制备二维结构金属-有机骨架微纳米材料的新方法具有重要的意义。
卟啉因其具有良好的光、热化学稳定性和高的光捕获系数等优异性能，作为光敏剂被广泛的应用于化学催化、光电子器件、生物传感和光动力学治疗等多个领域。但是，开发新的卟啉材料且能最大效果的保持卟啉分子的生物活性和光敏特性，依然是卟啉材料未来发展主题之一。鉴于此，本发明制备了二维结构的锌卟啉的金属-有机骨架纳米圆盘，不仅提升了其光敏活性和稳定性，而且这种纳米圆盘在电化学检测亚硝酸盐方面表现出较高的灵敏性。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种通过简单水热即可制备二维结构的锌卟啉的金属-有机骨架纳米圆盘的方法，并将制得的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘用于电化学检测亚硝酸盐。该方法利用卟啉分子与金属离子在一定条件下能够形成配位键的这一特性，通过简单的加入调节剂控制产物粒径的大小，可控得到不同粒径的金属-有机骨架纳米圆盘。同时，将本发明方法制备的纳米圆盘固定在导电玻璃表面，能够非常灵敏的用于电化学检测亚硝酸盐。
技术方案：本发明所述的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法，其特征在于：包括下述步骤，
(1)将原卟啉溶解分散于有机溶剂二甲基甲酰胺中；
(2)以水溶液配制锌配位离子并与原卟啉溶液螯合形成前体溶液；
(3)水热处理获得尺度分布均匀的二维结构的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘。
其中，所述的步骤(1)中的原卟啉为中-四(4-羧基苯基)卟吩。所述的步骤(1)中有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺溶液或者N,N-二甲基甲酰胺与水的混合溶液，混合溶液中的水的质量分数为2％～30％。所述的步骤(2)中锌配位离子为含有锌离子的硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐或者磷酸盐，锌离子的浓度为1.0mg/mL～5.0mg/mL。所述的步骤(3)中加入浓度为1.0mg/mL～10.0mg/mL的4,4’-联苯二甲酸或者苯甲酸进行水热处理。所述的步骤(3)中热处理的温度为100℃～180℃，热处理的时间为1h～5h。
本发明还提出了利用锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法制得的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘在电化学检测亚硝酸盐中的应用。分散于导电玻璃表面的纳米圆盘的质量为0.1ug～2.5ug，在30℃～80℃的温度环境中热处理10min～50min，得到用于电化学检测亚硝酸盐的纳米圆盘修饰的工作电极。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明利用卟啉分子与金属离子在一定条件下能够形成配位键的这一特性，通过简单的加入调节剂控制产物粒径的大小，可控得到不同粒径的金属-有机骨架纳米圆盘。同时，将本发明方法制备的纳米圆盘固定在导电玻璃表面，能够非常灵敏的用于电化学检测亚硝酸盐。
附图说明
图1为本发明方法合成的二维结构的锌卟啉的金属-有机骨架纳米圆盘的扫描电子显微镜照片；
图2为本发明方法合成的二维结构的锌卟啉的金属-有机骨架纳米圆盘修饰导电玻璃作为工作电极测得的对亚硝酸盐的安培电流响应的阶梯图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例1：
本实施例使用的中-四(4-羧基苯基)卟吩、4,4’-联苯二甲酸和六水合硝酸锌购自阿拉丁试剂公司；N,N-二甲基甲酰胺购自国药集团；导电玻璃购自珠海凯沃光电器件有限公司。称取2.0mg的中-四(4-羧基苯基)卟吩，加入到12mLN,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀。配制浓度2.5mg/mL的硝酸锌溶液，取2mL硝酸锌溶液作为络合剂加入到上述12mL搅拌均匀的卟啉有机溶液中，混合均匀，形成前体溶液。在前体溶液中进一步加入2.0mg的4,4’-联苯二甲酸作为调控剂，搅拌均匀，并将混合液装入50mL的圆底烧瓶中进行加热反应，温度在150℃，时间为1小时，待反应完毕后，冷却温度至室温，用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤产物，得到二维结构的锌卟啉的金属-有机骨架纳米圆盘。
将本实施例制得的纳米圆盘用于电化学检测亚硝酸盐时，将200μL浓度为5.0mg/mL的纳米圆盘均匀分散于导电玻璃表面，导电玻璃面积为0.8cm×0.8cm，以50℃热处理30min，得到纳米圆盘修饰的工作电极并以传统的三电极体系进行电化学检测亚硝酸盐。
实施例2：
本实施例使用的中-四(4-羧基苯基)卟吩、4,4’-联苯二甲酸和六水合硝酸锌购自阿拉丁试剂公司；N,N-二甲基甲酰胺购自国药集团；导电玻璃购自珠海凯沃光电器件有限公司。称取2.0mg的中-四(4-羧基苯基)卟吩，加入到13mLN,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀。配制浓度2.5mg/mL的硝酸锌溶液，取2mL硝酸锌溶液作为络合剂加入到上述12mL搅拌均匀的卟啉有机溶液中，混合均匀，形成前体溶液。在前体溶液中进一步加入2.0mg的苯甲酸作为调控剂，搅拌均匀，并将混合液装入50mL的圆底烧瓶中进行加热反应，温度在150℃，时间为1小时，待反应完毕后，冷却温度至室温，用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤产物，得到二维结构的锌卟啉的金属-有机骨架纳米圆盘。
将本实施例制得的纳米圆盘用于电化学检测亚硝酸盐时，将200μL浓度为5.0mg/mL的纳米圆盘均匀分散于导电玻璃表面，导电玻璃面积为0.8cm×0.8cm，以50℃热处理30min，得到纳米圆盘修饰的工作电极并以传统的三电极体系进行电化学检测亚硝酸盐。
实施例3：
本实施例使用的中-四(4-羧基苯基)卟吩、4,4’-联苯二甲酸和六水合硝酸锌购自阿拉丁试剂公司；N,N-二甲基甲酰胺购自国药集团；导电玻璃购自珠海凯沃光电器件有限公司。称取2.0mg的中-四(4-羧基苯基)卟吩，加入到14mLN,N-二甲基甲酰胺和水的混合溶液中。再加入5.0mg的硝酸锌，充分搅拌使形成前体溶液。在前体溶液中进一步加入1.0mg的4,4’-联苯二甲酸和1.0mg的苯甲酸作为调控剂，搅拌均匀，并将混合液装入50mL的圆底烧瓶中进行加热反应，温度在150℃，时间为1小时，待反应完毕后，冷却温度至室温，用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤产物，得到二维结构的锌卟啉的金属-有机骨架纳米圆盘。
将本实施例制得的纳米圆盘用于电化学检测亚硝酸盐时，将200μL浓度为5.0mg/mL的纳米圆盘均匀分散于导电玻璃表面，导电玻璃面积为0.8cm×0.8cm，以50℃热处理30min，得到纳米圆盘修饰的工作电极并以传统的三电极体系进行电化学检测亚硝酸盐。
从图2可以看出，当应用电压为0.8伏特时，在0.1ml的氯化钾溶剂中加入亚硝酸盐时，其安培电流有明显的增强，并随着加入亚硝酸盐量的增加而明显呈阶梯形提高。
其中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法，其特征在于：包括下述步骤，
(1)将原卟啉溶解分散于有机溶剂二甲基甲酰胺中；
(2)以水溶液配制锌配位离子并与原卟啉溶液螯合形成前体溶液；
(3)水热处理获得尺度分布均匀的二维结构的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘。
2.根据权利要求1所述的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的原卟啉为中-四(4-羧基苯基)卟吩。
3.根据权利要求1所述的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺溶液或者N,N-二甲基甲酰胺与水的混合溶液，混合溶液中的水的质量分数为2％～30％。
4.根据权利要求1所述的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中锌配位离子为含有锌离子的硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐或者磷酸盐，锌离子的浓度为1.0mg/mL～5.0mg/mL。
5.根据权利要求1所述的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中加入浓度为1.0mg/mL～10.0mg/mL的4,4’-联苯二甲酸或者苯甲酸进行水热处理。
6.根据权利要求1所述的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中热处理的温度为100℃～180℃，热处理的时间为1h～5h。
7.利用权利要求1所述的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘的制备方法制得的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘在电化学检测亚硝酸盐中的应用。
8.根据权利要求7所述的锌卟啉金属-有机骨架纳米圆盘在电化学检测亚硝酸盐中的应用，其特征在于：分散于导电玻璃表面的纳米圆盘的质量为0.1ug～2.5ug，在30℃～80℃的温度环境中热处理10min～50min，得到用于电化学检测亚硝酸盐的纳米圆盘修饰的工作电极。
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