CN109369921B

CN109369921B - 具有二维网状结构的多重响应超分子聚合物凝胶的制备和应用

Info

Publication number: CN109369921B
Application number: CN201811066558.4A
Authority: CN
Inventors: 张有明; 朱伟; 林奇; 江晓梅; 何俊霞; 房虎; 姚虹; 魏太保
Original assignee: Northwest Normal University
Current assignee: Northwest Normal University
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2038-09-13
Also published as: CN109369921A

Abstract

本发明公开了一种具有二维网状结构的多重响应超分子聚合物凝胶，是以邻苯二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃和双边六个碳的柱[5]芳烃作为凝胶因子，在环己醇中通过分层自组装、主客体相互作用和π‑π堆积，形成具有蓝白荧光的超分子聚合物凝胶。当向该凝胶中加入不同的阳离子时，只有Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺的加入可使凝胶的荧光猝灭。另外，该超分子聚合物凝胶对于水溶液中的Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺可以很好地吸附。在该凝胶中加入Fe³⁺后产生的金属凝胶可以单一选择性荧光打开检测F^‑；在凝胶中加入Hg²⁺后产生的金属凝胶可以单一选择性荧光打开检测Br^‑。因此，该凝胶在离子检测等领域具有十分重要的意义。

Description

具有二维网状结构的多重响应超分子聚合物凝胶的制备和应用

技术领域

本发明涉及一种基于主客体的相互作用和分层自组装构建的超分子聚合物凝胶，尤其涉及一种柱[5]芳烃的多重响应超分子聚合物凝胶的制备；本发明同时涉及该聚合物凝胶在超灵敏检测阳离子和阴离子中的应用。

背景技术

目前，多重刺激荧光材料由于可用作制备传感器、显示器、生物成像和记忆介质的基本单体而受到越来越多的关注。虽然人们已经做了大量的努力来制备多重刺激荧光材料，但是制备可循环的多重刺激荧光材料仍然是一个挑战。超灵敏响应由于在化学、生物和环境方面的重要作用而变得极为重要。迄今为止，虽然已经有许多实现超灵敏检测的方法被报道，但是，开发新的多重刺激荧光材料仍然是一个大的挑战。

一些超分子聚合物在环境刺激下表现出剧烈的性质变化，它已成为超分子化学和材料科学的研究热点。超分子聚合物凝胶是超分子聚合物的重要子集，它具有多种非共价相互作用，例如，多重氢键、金属配位、π-π堆积和主客体相互作用等。超分子聚合物凝胶作为一种新兴的先进材料，在传感器、化学传感、生物科学和主客体化学等领域有着广泛的应用。

柱芳烃是一种新型的大环主体化合物，它的空腔富含π电子，可与电子贫乏的化合物有很强的相互作用。对于柱[5]芳烃来说，它的空腔尺寸约为5.5Å，其大小足以与缺电子的小分子形成1:1的配合物。此外，柱芳烃的刚性结构和易于功能化使它们在构建超分子聚合物方面具有独特的优势。到目前为止，许多基于柱芳烃构建的刺激响应主-客体识别单元已经被进一步应用于各种材料的制备，但是，通过柱芳烃的主客体相互作用和分层自组装，构建具有二维网状结构的多重可循环的超分子聚合物凝胶并没有被报道过。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有二维网状结构的多重响应超分子聚合物凝胶；

本发明的另一目的是提供该多重响应超分子聚合物凝胶在检测阳离子、阴离子的应用。

一、多重响应超分子聚合物凝胶

本发明具有二维网状结构的多重响应超分子聚合物凝胶，是以邻苯二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃（PF5）和双边六个碳的柱[5]芳烃（BF5）作为凝胶因子，在环己醇中通过分层自组装、主客体相互作用和π-π堆积，形成的具有蓝白荧光的超分子聚合物凝胶，标记PF5-BF5-OG。

凝胶因子PF5和BF5的分子式：

超分子聚合物凝胶（PF5-BF5-OG）的构建：将凝胶因子邻苯二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃PF5与双边六个碳的柱[5]芳烃BF5在加热下充分溶解到环己醇中，冷却至室温，形成稳定的具有蓝白色荧光的超分子聚合物凝胶PF5-BF5-OG。

凝胶因子邻苯二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃PF5和双边六个碳的柱[5]芳烃BF5的摩尔比为1:1~1:2；凝胶因子在环己醇中的质量体积为0.1~0.15mg/mL。

图1为PF5-BF5-OG在成凝胶过程中荧光强度随温度的变化（λ_ex=300nm）和凝胶与溶胶之间的转化。图1的结果显示，随着温度的降低，PF5-BF5-OG由溶胶转化成凝胶并且可以循环多次，凝胶状态下的PF5-BF5-OG具有强的蓝白色荧光。该超分子聚合物凝胶的转溶温度为56~58℃。

二、PF5-BF5-OG对不同阳离子的检测实验

1、PF5-BF5-OG对Fe³⁺、Hg²⁺、Ag⁺的荧光响应

在微量荧光比色池中配制一系列体积为200μL（凝胶浓度为0.1mg/mL）的超分子凝胶PF5-BF5-OG，向每份凝胶中加入2倍当量的不同阳离子（C=0.1mol/L，Cu²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cd²⁺，Pb²⁺，Zn²⁺，Cr³⁺，Mg²⁺，Ba²⁺，Ca²⁺，Tb³⁺，Ag⁺，Hg²⁺，Fe³⁺，La³⁺）的水溶液。用荧光分光光度计测定该凝胶的荧光强度变化。图2为PF5-BF5-OG对阳离子的全扫描（λ_ex = 300nm）。结果发现，只有当加入Fe³⁺、Hg²⁺、Ag⁺时，可以使凝胶PF5-BF5-OG的荧光猝灭，而其余阳离子的加入对PF5-BF5-OG的荧光强度无明显影响，说明PF5-BF5-OG能识别Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺三种金属离子。

2、PF5-BF5-OG对Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺的荧光滴定实验

用微量荧光比色池配制三份体积为200μL的PF5-BF5-OG，向其中一份凝胶中加入Fe³⁺，一份凝胶中加入Hg²⁺，一份凝胶中加入Ag⁺（离子的浓度均为0.1mol/L）。随着金属离子加入量的不断增加，用荧光分光光度计测定各份凝胶荧光强度的变化。由图可知：随着Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺的逐渐加入，500nm处的荧光强度逐渐减弱并最终消失（图2）。并且PF5-BF5-OG对Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺的荧光检测限分别为1.78nM（图3），9.5nM（图4）和3.17nM（图5），说明PF5-BF5-OG可以对Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺实现超灵敏检测。

四、金属凝胶PF5-BF5-FeG和PF5-BF5-HgG的制备

三、超分子聚合物金属凝胶

1、超分子聚合物金属凝胶的制备

称取两份凝胶因子PF5、BF5，各加入到两份环己醇（200μL）溶液中（凝胶浓度为0.1mg/mL），加热充分溶解。向其中一份凝胶中加入Fe³⁺，向另一份凝胶中加入Hg²⁺（Fe³⁺、Hg²⁺浓度均为0.1mg/mL），加热，摇匀，冷却后可分别形成超分子聚合物金属凝胶PF5-BF5-FeG和PF5-BF5-FeG，其中凝胶PF5-BF5-OG与Fe³⁺的物质的量之比为1:0.04；凝胶PF5-BF5-OG与Hg² ⁺的物质的量之比为1:2.45。这两种金属凝胶均不具有荧光。

2、金属凝胶对阴离子的荧光响应

在微量荧光比色池中配制一系列体积为200μL的超分子金属凝胶PF5-BF5-FeG，然后分别向每份金属凝胶PF5-BF5-FeG中加入一种2倍当量的阴离子水溶液（C = 0.1mol/L，AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，F^-，Cl^-，Br^-，I^-，ClO₄ ^-，SCN^-，CN^-，S^2-，N₃ ^-），用荧光分光光度计测定金属凝胶的荧光强度变化。图6为PF5-BF5-FeG对阴离子的荧光响应（λ_ex = 300nm）。结果发现，只有当加入F^-时可以使PF5-BF5-FeG的荧光打开，而其余阴离子的加入对PF5-BF5-FeG的荧光无明显影响，说明PF5-BF5-FeG能专一选择性荧光打开检测F^-。荧光滴定实验表明，PF5-BF5-FeG对F^-的检测具有超灵敏性，最低测检测限为1.51nM（图7）。

在微量荧光比色池中配制一系列体积为200μL的超分子金属凝胶PF5-BF5-HgG，然后分别向每份凝胶PF5-BF5-HgG中加入一种2倍当量的阴离子（C=0.1mol/L，AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，F^-，Cl^-，Br^-，I^-，ClO₄ ^-，SCN^-，CN^-，S^2-，N₃ ^-）水溶液，用荧光分光光度计测定金属凝胶的荧光强度变化。图8为PF5-BF5-HgG对阴离子的荧光响应（λ_ex = 300nm）。结果发现，只有当加入Br^-时可以使凝胶PF5-BF5-HgG的荧光打开，而其余阴离子的加入对PF5-BF5-HgG的荧光无明显影响，说明PF5-BF5-HgG能专一选择性荧光检测Br^-。荧光滴定实验表明，PF5-BF5-HgG对Br^-的检测具有超灵敏性，最低测检测限为0.73nM（图9）。

四、PF5-BF5-OG对Hg²⁺和Br^-的连续可循环检测实验

在微量荧光比色池中配制一份体积为200μL的超分子聚合物凝胶PF5-BF5-OG。先向PF5-BF5-OG中加入一定量的Hg²⁺水溶液（C= 0.1mol/L）使其荧光猝灭，然后加入Br^-水溶液（C = 0.1mol/L）使其荧光再次打开。重复上述步骤，PF5-BF5-OG的荧光可以循环被猝灭和打开至少四次并且荧光强度的损失较少（图10）。因此，PF5-BF5-OG对Hg²⁺和Br^-是一种连续可循环使用的Hg²⁺和Br^-的荧光传感器。因此，PF5-BF5-OG这种特性可用于离子响应薄膜的制备。

通过SEM观察PF5-BF5-OG在形成过程和连续识别Hg²⁺和Br^-的过程中的形貌变化，可以发现：主体PF5呈现一种整体的块状结构，当PF5和BF5发生组装并形成超分子聚合物凝胶PF5-BF5-OG以后呈现一种规则的微球状结构。当向该凝胶中加入Hg²⁺以后，PF5-BF5-OG的微球状结构被破坏，变成一种无规则的块状结构。但是，当再次加入Br^-以后，凝胶的微球状结构再次恢复（图11）。

五、PF5-BF5-OG吸附水体中的Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺

基于超分子聚合物凝胶PF5-BF5-OG与Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺的络合识别作用，将其可用于吸附水溶液中的Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺。经测试，凝胶PF5-BF5-OG对水溶液中Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺的吸附率为分别是99.95%，99.55%和90%。

综上所述，本发明通过两种凝胶因子PF5与BF5在环己醇溶液中形成超分子聚合物凝胶PF5-BF5-OG，该凝胶可以对Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺实现超灵敏检测，同时可实现水体中Fe³⁺，Hg² ⁺和Ag⁺的吸附。向该凝胶中加入Fe³⁺和Hg²⁺可以形成相应的金属凝胶PF5-BF5-FeG和PF5-BF5-HgG。PF5-BF5-FeG可以对F^-实现单一选择性超灵敏检测，PF5-BF5-HgG可以对Br^-实现单一选择性超灵敏检测。因此，该凝胶在离子检测领域具有十分重要的意义。

附图说明

图1为PF5-BF5-OG在成凝胶过程中荧光强度随温度的变化和凝胶与溶胶之间的循环转化（λ_ex = 300 nm）。

图2为PF5-BF5-OG对阳离子的全扫描（λ_ex = 300nm）。

图3为PF5-BF5-OG对Fe³⁺的荧光滴定和最低检测限（λ_ex = 300nm）。

图4为PF5-BF5-OG对Hg²⁺的荧光滴定和最低检测限（λ_ex = 300nm）。

图5为PF5-BF5-OG对Ag⁺的荧光滴定和最低检测限（λ_ex = 300nm）。

图6为PF5-BF5-FeG对阴离子的荧光响应（λ_ex = 300nm）。

图7为PF5-BF5-FeG对F^-的荧光滴定和最低检测限（λ_ex = 300nm）。

图8为PF5-BF5-HgG对阴离子的荧光响应（λ_ex = 300nm）。

图9为PF5-BF5-HgG对Br^-的荧光滴定和最低检测限（λ_ex = 300nm）。

图10为PF5-BF5-OG对Hg²⁺和Br^-的循环检测（λ_ex = 300nm）。

图11为超分子聚合物凝胶的刺激响应扫描电镜图像。

具体实施方式

下面通过具体实施对本发明中的超分子聚合物凝胶因子PF5和BF5的合成；凝胶PF5-BF5-OG的制备以及该凝胶对Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺的超灵敏检测；金属凝胶PF5-BF5-FeG和PF5-BF5-HgG的制备以及对F^-和Br^-的超灵敏检测作进一步说明。

实施例一、凝胶PF5-BF5-OG的合成

1、凝胶因子PF5的合成

（1）化合物W的合成：向500mL圆底烧瓶中分别加入4-甲氧基苯酚（2.48g，20.0mmol），无水碳酸钾（22.11g，160mmol），碘化钾（3.23g，20mmol），1，10-二溴癸烷（24.01g，80mmol）和400mL丙酮，在氮气保护下加热（65℃）搅拌72h。反应结束后抽滤，加硅胶拌样，旋干，用柱层析法纯化（石油醚:乙酸乙酯 = 50:1），得到的白色产物即为W。产率：95%，熔点：60 ~ 62℃。¹H-NMR（CDCl₃，600 MHz），δ/ppm：6.83（s，4H），3.91-3.89（t，J = 6.6Hz，2H），3.76（s，3H），3.41-3.39（t，J =6.9 Hz，2H），1.86-1.82（m，2H），1.77-1.72（m，2H），1.45-1.41（m，2H），1.35-1.30（m，10H）。¹³C-NMR（CDCl₃，150 MHz），δ/ppm：153.64，153.27，115.41，114.59，68.62，55.73，34.01，32.81，30.47，29.42，29.36，29.33，28.72，28.14，26.02。HR-MS m/z：C₁₇H₂₇BrO₂ [W]：342.01；found：342.12。

（2）溴代功能化柱[5]芳烃（PN5）的合成：向500mL圆底烧瓶中分别加入W（1.72g，5mmol）、1，4-二甲氧基苯（8.29g，60mmol）、多聚甲醛（3.00g，100mmol）和1，2-二氯乙烷（250mL），室温下先搅拌30min，然后，加入三氟化硼乙醚（6mL），加热（30℃）搅拌40min。反应结束后，加水停止反应，室温搅拌10min，然后用二氯甲烷和水萃取洗涤三次，再用无水硫酸钠干燥，过滤，加硅胶拌样，旋干，用柱层析法纯化（石油醚:乙酯 = 50:1），得到的白色产物即为PN5。产率：35%，熔点：170 ~ 172℃。¹H-NMR (CDCl₃，600 MHz)，δ/ppm：6.95-6.80（m，10H），3.98-3.96（t，J = 6.2 Hz，2H），3.80-3.70（m，37H），2.93-2.61（m，2H），1.83-1.71（m，4H），1.34-1.31（m，2H），1.25-0.68（m，10H）。¹³C-NMR (CDCl₃，151 MHz)，δ/ppm：150.56,150.40, 150.32, 150.22,150.12, 149.54, 128.39, 128.23, 128.08, 127.90,127.83, 114.60, 113.91，113.27，113.19，113.08，68.10，55.69，55.36，55.26，33.62，31.56，29.30，29.27，29.24，29.15，29.08，27.59。HR-MS m/z：C₅₄H₆₇BrO₁₀ [PN5+NH₄]⁺：972.43；found：954.39。

（3）PF5的合成：向100mL圆底烧瓶中分别加入PN5（0.95g，1.0mmol）、邻苯二甲酰亚胺钾（0.37g，2.0mmol）和DMF（30mL），氮气保护下加热（90℃）搅拌24h。反应结束后，加水将产物逼出，抽滤，干燥。将干燥后的产物溶于CH₂Cl₂中，加入硅胶，拌样，旋干。用柱层析法纯化（石油醚:乙酸乙酯 = 4:1），得到的淡黄色产物即为PF5（0.82g）。产率：80%，熔点：60 ~62℃。¹H-NMR（CDCl₃，600 MHz，δ/ppm：7.88-7.86（m，1H），7.84-7.83（m，1H），7.76-7.75（m，H），7.70-7.68（m，1H），6.78-6.75（m，10H），3.83-3.81（t，J = 6.5Hz，2H），3.77-3.74（m，10H），3.65-3.63（m，27H），3.58-3.56（t，J = 6.1Hz，2H），1.77-1.74（m，2H），1.66-1.64（m，2H），1.48-1.44（m，2H），1.25-1.23（m，10H）。¹³C-NMR（CDCl₃，151 MHz），δ/ppm：168.41，150.61，150.49，150.01，133.79，132.18，128.26，128.21，128.18，128.10，123.10，113.78，68.40，55.63，38.05，31.76，31.49，29.78，29.47，29.39，29.12，28.58，26.90，26.84，26.26。HR-MS m/z：calcd for C₆₂H₇₅N₂O₁₂[PF5 + NH₄]⁺：1039.53；found：1039.37。

凝胶因子PF5的合成式如下：

。

2、凝胶因子BF5的合成

（1）化合物H的合成：向500mL圆底烧瓶中分别加入对羟基苯酚（2.2g，20.0mmol），无水碳酸钾（13.8g，100mmol），碘化钾（6.6g，40mmol），1，6-二溴己烷（29.0g，120mmol）和400mL丙酮，在氮气保护下加热（65℃）搅拌72h。反应结束后抽滤，加硅胶拌样，旋干，用柱层析法纯化（石油醚:二氯甲烷 = 10:1），得到的白色产物即为H（6.53g）。产率：95%，熔点：60~ 62℃。¹H-NMR（CDCl₃，151MHz），δ/ppm：6.81（s，4H），3.91-3.89（t，J = 6.4Hz，4H），3.43-3.41（t，J = 6.8Hz，3H），3.21-3.19（t，J = 7.0 Hz，1H），1.90-1.75（m，8H），1.55-1.49（m，8H）。¹³C-NMR（CDCl₃，151 MHz），δ/ppm：153.14，115.39，68.35，33.79，32.68，29.19，27.92，25.29。HR-MS m/z：calcd for C₁₈H₃₂Br₂NO₂[H + NH₄]⁺：452.08；found：452.01。

（2）BF5的合成：向500mL圆底烧瓶中分别加入H（2.2g，5mmol）、1,4-二甲氧基苯（2.76g，20mmol）、多聚甲醛（0.9g，30mmol）和1,2-二氯乙烷（250mL），室温下先搅拌30min，然后，加入三氟化硼乙醚（5mL），加热（30℃）搅拌40min。反应结束后，加水停止反应，室温搅拌10min，然后用二氯甲烷和水萃取洗涤三次，再用无水硫酸钠干燥，过滤，加硅胶拌样，旋干，用柱层析法纯化（石油醚:乙酯= 30:1），得到的白色产物即为BF5（1.67g），产率：35%，熔点：180-182℃。¹H-NMR（600 MHz，CDCl₃），δ/ppm：6.93（m，10H），3.82（m，34H），3.69（s，4H），1.49（m，16H），0.87（m，4H）。¹³C-NMR（CDCl₃，151 MHz），δ/ppm：150.42，150.19，150.15，149.61，128.07，128.02，127.92，127.87，127.80，114.01，113.03，112.87，68.15，55.57，55.28，55.21，33.63，33.52，29.68，29.38，29.26，29.08，28.10，28.02，28.10，28.02，27.82，26.94。HR-MS m/z：calcd for C₅₅H₇₂Br₂NO₁₀ [BF5 + NH₄]⁺：1064.3517；found1064.3513。

凝胶因子BF5的合成式如下：

。

3、PF5-BF5-OG的制备

称取凝胶因子PF5（0.01g）和BF5（0.01g）放入到凝胶小瓶子中，在加热下充分溶解到100mL环己醇中，冷却至室温，形成稳定的具有蓝白色聚集态诱导荧光的超分子聚合物凝胶，标记为PF5-BF5-OG，该凝胶的转溶温度为56~58℃。

实施例二、PF5-BF5-OG识别Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺

在白色点滴板上分别取16份少量（约0.005g）的凝胶PF5-BF5-OG，分别在这些凝胶上加入10μL金属离子Cu²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cd²⁺，Pb²⁺，Zn²⁺，Cr³⁺，Mg²⁺，Ba²⁺，Ca²⁺，Tb³⁺，Ag⁺，Hg²⁺，Fe³ ⁺，La³⁺（C = 0.1mol/L），然后在365nm荧光灯下观察凝胶的荧光变化。结果发现，只有Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺可以使该凝胶的荧光猝灭。

实施例三、PF5-BF5-OG对Fe³⁺，Hg²⁺和Ag⁺的高效吸附

称取三份0.001g的干凝胶PF5-BF5-OG，将其分别加入到浓度为1×10^-4M的Fe(ClO₄)₃・6H₂O，Hg(ClO₄)₂・3H₂O和Ag(ClO₄)的水溶液中，震荡一段时间后，用高速离心机离心20min，然后吸取上清液。通过感应耦合等离子体分析法（ICP）证实，干凝胶PF5-BF5-OG对Fe³⁺、Hg²⁺和Ag⁺的吸附率分别为99.95%、99.55%、90%。

实施例四、金属凝胶PF5-BF5-FeG和PF5-BF5-HgG的制备和应用

在环己醇溶液中配制两份0.2mL的凝胶PF5-BF5-OG，向其中一份凝胶中加入0.04当量的Fe³⁺，向另外一份凝胶中加入2.45当量Hg²⁺，加热摇匀，冷却后可形成超分子聚合物金属凝胶PF5-BF5-FeG和PF5-BF5-HgG。

在金属凝胶PF5-BF5-FeG上分别滴加AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，F^-，Cl^-，Br^-，I^-，ClO₄ ^-，SCN^-，CN^-，S₂ ^-，N₃ ^-（C = 0.1mol/L）的水溶液时，若PF5-BF5-FeG的荧光打开，说明加入是F^-。

在金属凝胶PF5-BF5-HgG上分别滴加AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，F^-，Cl^-，Br^-，I^-，ClO₄ ^-，SCN^-，CN^-，S₂ ^-，N₃ ^-（C = 0.1mol/L）的水溶液时，若PF5-BF5-HgG的荧光打开，说明加入的是Br^-。

实施例五、离子响应薄膜的制备和应用

配制400μL（凝胶浓度为0.01mg/mL）的超分子聚合物凝胶PF5-BF5-HgG，加热熔融后，将其均匀地倒在干净的玻璃板上，在室温下冷却晾干制成凝胶薄膜。用细毛笔蘸取适量的Hg²⁺的水溶液（C = 1mol/L）均匀地涂抹在该凝胶薄膜上，在365nm荧光灯下可以观察到具有荧光的凝胶被猝灭。然后，再向被Hg²⁺猝灭的凝胶薄膜上均匀地涂抹上Br^-的水溶液（C =1mol/L），发现凝胶薄膜的荧光再次打开。说明该凝胶薄膜可方便、快捷、高效地检测环境中的Hg²⁺与Br^-，同时，该凝胶薄膜还可以作为可擦写的荧光保密显示材料。

Claims

1.一种具有二维网状结构的多重响应超分子聚合物凝胶超在灵敏检测Fe³⁺、Hg²⁺、Ag⁺中的应用，其特征在于：向超分子聚合物凝胶中加入Cu²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cd²⁺，Pb²⁺，Zn²⁺，Cr³⁺，Mg²⁺，Ba²⁺，Ca²⁺，Tb³⁺，Ag⁺，Hg²⁺，Fe³⁺，La³⁺的水溶液，只有当加入Fe³⁺、Hg²⁺、Ag⁺时，可以使超分子聚合物凝胶的荧光猝灭；

所述具有超分子聚合物凝胶，是以邻苯二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃和双边六个碳的柱[5]芳烃作为凝胶因子，在环己醇中通过分层自组装、主客体相互作用和π-π堆积，形成的具有蓝白荧光的超分子聚合物凝胶，标记为PF5-BF5-OG；

其中，邻苯二甲酰亚胺功能化的柱[5]芳烃的结构式如下：

双边六个碳的柱[5]芳烃的化学结构式如下：

。

2.一种具有二维网状结构的多重响应超分子聚合物凝胶的金属凝胶在荧光识别F^-中的应用，其特征在于：在金属凝胶PF5-BF5-FeG上分别滴加AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，F^-，Cl^-，Br^-，I^-，ClO₄ ^-，SCN^-，CN^-，S₂ ^-，N₃ ^-的水溶液时，若PF5-BF5-FeG的荧光打开，说明加入是F^-；

所述金属凝胶PF5-BF5-FeG，是在超分子聚合物凝胶PF5-BF5-OG中加入Fe³⁺加热溶解，摇匀，冷却后形成的超分子聚合物金属凝胶；且超分子聚合物凝胶凝胶PF5-BF5-OG与Fe³⁺的物质的量之比为1:0.04；

所述具有二维网状结构的多重响应超分子聚合物凝胶，是以邻苯二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃和双边六个碳的柱[5]芳烃作为凝胶因子，在环己醇中通过分层自组装、主客体相互作用和π-π堆积，形成的具有蓝白荧光的超分子聚合物凝胶，标记为PF5-BF5-OG；

其中，邻苯二甲酰亚胺功能化的柱[5]芳烃的结构式如下：

双边六个碳的柱[5]芳烃的化学结构式如下：

。

3.一种具有二维网状结构的多重响应超分子聚合物凝胶的金属凝胶在荧光识别Br^-中的应用，其特征在于：在金属凝胶PF5-BF5-HgG上分别滴加AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，F^-，Cl^-，Br^-，I^-，ClO₄ ^-，SCN^-，CN^-，S₂ ^-，N₃ ^-的水溶液时，若Br^-的荧光打开，说明加入是Br^-；

所述金属凝胶PF5-BF5-HgG是在超分子聚合物凝胶PF5-BF5-OG中加入Hg²⁺加热溶解，摇匀，冷却后形成的超分子聚合物金属凝胶；且超分子聚合物凝胶胶凝胶PF5-BF5-OG与Hg²⁺的物质的量之比为1:2.45；

所述超分子聚合物凝胶，是以邻苯二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃和双边六个碳的柱[5]芳烃作为凝胶因子，在环己醇中通过分层自组装、主客体相互作用和π-π堆积，形成的具有蓝白荧光的超分子聚合物凝胶，标记为PF5-BF5-OG；

其中，邻苯二甲酰亚胺功能化的柱[5]芳烃的结构式如下：

双边六个碳的柱[5]芳烃的化学结构式如下：

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