CN108276585A - 一种探测水溶液pH值的铕配位聚合物及其制备方法 - Google Patents
一种探测水溶液pH值的铕配位聚合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种铕配位聚合物，该铕配位聚合物的化学式为[Eu·C23H15N4O8]，单斜晶系，空间群为C2/c，单胞参数为α＝90°,β＝96～98°，γ＝90°，Z＝8。本发明还提供了该铕配位聚合物的制备方法以及应用方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种可探测水溶液pH值荧光传感的铕配位聚合物及其制备方法。
背景技术
配位聚合物是一种新型的功能晶态材料，是由金属离子和有机配体通过共价键形成的具有周期性结构的配合物，因此兼备了有机配体和无机金属离子的优点。配位聚合物在荧光、非线性光学、吸附、分离、催化和气体分离等方面显示出巨大的应用价值。稀土金属离子具有尖锐的特征发射峰，分辨率高，发光寿命长和对周围环境灵敏度高等优点，因此稀土离子构筑的稀土配位聚合物具有良好的化学稳定性和热稳定性及高效率发光性能等优势而被广泛应用于生物成像、固体发光材料、荧光探针传感器等研究领域。
化学反应的进行或完成，细胞和细胞器的许多重要生理过程等都与其所处环境的pH值密切相关，酸性和碱性过强会导致心、肺病变或神经类疾病，严重时甚至会有生命危险。因此，pH值的精确测量对化学生物学研究十分重要。而测定pH值一般用玻璃电极，但由于存在电化学干扰、可能的机械损伤等缺陷而不适于活体pH监测；此外，玻璃电极也不适于极端pH的测量。而稀土发光材料的荧光或吸光性质随pH的变化可用来指示目标介质中酸碱性的改变。这种基于光学信号变化而建立的pH测定方法可弥补玻璃电极所存在的上述不足，并得到了长足的发展。其中，稀土发光配位聚合物荧光法测定pH具有灵敏度高、可以采用缓和模式操作，分析仪器的几何设计更加灵活等特点，加之利用各种荧光参数(如荧光强度、荧光寿命等)的变化来测定pH值，不仅便于荧光显微学研究，而且可实时检测细胞内pH的动态分布和区域变化，从而引起了人们的广泛的关注。
有机配体4'-(3,5-二羧基苯基)-2,2',6',2"-三联吡啶具有高共轭的苯环、强配位能力的氮和氧原子，同时具有丰富π电子的4'-(3,5-二羧基苯基)-2,2',6',2"-三联吡啶具有大的吸光系数，有利于提高其吸收光的能力。在配位聚合物中，它所吸收的能量会传递给稀土离子来敏化稀土离子从而使配位聚合物高效发光；另外，具有强配位能力的羧基有利于构筑稳定的配位聚合物，提高材料的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功能铕配位聚合物及其制备方法，该配位聚合物可作为pH荧光传感器的功能材料。
本发明是这样来实现的：
一种铕配位聚合物，其化学式为[Eu·C23H15N4O8]，单斜晶系，空间群为C2/c，单胞参数为α＝90°,β＝96～98°，γ＝90°，Z＝8。
所述铕配位聚合物的制备方法：将硝酸铕和4'-(3,5-二羧基苯基)-2,2',6',2"-三联吡啶按照1:1的摩尔比例混合放入盛有2毫升乙腈和3毫升水的混合溶剂的体积为20毫升的聚四氟乙烯内衬的高压釜中，再加入0.5毫升浓度为1摩尔/升的硝酸，硝酸铕的量控制在2.2毫克左右，然后恒温在403～423K下反应4～6天，得到无色晶体为铕配位聚合物，产率约为50％。具体反应式为：
C23H15N3O4(4'-(3,5-二羧基苯基)-2,2',6',2"-三联吡啶)+Eu(NO3)3+H2O→Eu·C23H15N4O8+2HNO3
本发明所述的铕配位聚合物能够应用于探测水溶液pH的功能材料中，尤其是可作为pH荧光传感器的功能材料。
本发明的优点是：
1、得到的化合物可探测水溶液的pH值，且探测性好，在pH为3-7的水溶液中其发光强度与pH值成良好的线性关系；
2、合成方法简单，易操作、原料来源充足、生产成本低廉、化合物合成的产率较高，纯度高以及重复性好，使得其适合扩大化生产的要求。
附图说明
图1为本发明的化合物[Eu·C23H15N4O8]的结构示意图。
图2为本发明的化合物的荧光强度随水溶液pH值的变化而变化的示意图(插图：pH为3-7的范围内，该化合物的荧光强度与水溶液的pH值呈现线性关系)。
具体实施方式
本发明的化合物[Eu·C23H15N4O8]的合成：
[Eu·C23H15N4O8]是采用常规溶剂热法得到的，具体反应式为：
C23H15N3O4(4'-(3,5-二羧基苯基)-2,2',6',2"-三联吡啶)+Eu(NO3)3+H2O→Eu·C23H15N4O8+2HNO3
具体操作步骤为：将硝酸铕和4'-(3,5-二羧基苯基)-2,2',6',2"-三联吡啶按照1:1的摩尔比例混合放入盛有2毫升乙腈和3毫升水的混合溶剂的体积为20毫升的聚四氟乙烯内衬的高压釜中，再加入0.5毫升浓度为1摩尔/升的硝酸，硝酸铕的量控制在2.2毫克左右，然后恒温在在403K下反应4天，得到无色晶体为铕配位聚合物，产率约为50％。经单晶衍射仪测试表明该晶体为目标化合物。
如图1所示，本发明的晶体结构参数为：单斜晶系，空间群为C2/c，单胞参数为 α＝90°,β＝96～98°，γ＝90°，Z＝8。在pH为1-7的水溶液中，铕配位聚合物的荧光强度随溶液的pH值减小而逐渐减弱(图2)，并且在pH为3-7的范围内，该配位聚合物的荧光强度与水溶液的pH值表现出一个良好的线性关系(图2插图)，说明这个铕配位聚合物材料可以作为一个pH荧光传感器。
Claims (5)
1.一种铕配位聚合物，其特征在于：化学式为[Eu·C23H15N4O8]，单斜晶系，空间群为C2/c，单胞参数为α＝90°,β＝96～98°，γ＝90°，Z＝8。
2.一种制备权利要求1所述的铕配位聚合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：将硝酸铕和4'-(3,5-二羧基苯基)-2,2',6',2"-三联吡啶混合放入盛有乙腈、水和硝酸的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，然后恒温在403～423K下反应4～6天，得到无色晶体为铕配位聚合物，即为权利要求1所述的配位聚合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：硝酸铕和4'-(3,5-二羧基苯基)-2,2',6',2"-三联吡啶的摩尔比例为1:1。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：硝酸铕的量控制在2.2毫克，乙腈的量为2毫升，水的量为3毫升，硝酸的浓度为1摩尔/升且用量为0.5毫升。
5.根据权利要求1所述的铕配位聚合物在探测水溶液pH值中的应用。
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