本發(fā)明涉及熒光傳感和光催化有機(jī)染料降解領(lǐng)域，尤其涉及一種鑭系金屬配位聚合物及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)工業(yè)的發(fā)展，很多金屬離子通過(guò)工業(yè)廢水被釋放出來(lái)，危害著人們的健康生活，尤其是cu2+。而人體攝入銅的主要來(lái)源是日常飲食，銅離子可以通過(guò)食物鏈積累，最終進(jìn)入人體。過(guò)量攝入銅離子會(huì)對(duì)身體造成危害，如腎臟損傷、肝臟壞死和神經(jīng)損傷。因此，建立有效的檢測(cè)水中cu2+的方法對(duì)于保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康至關(guān)重要。

2、目前的檢測(cè)技術(shù)大多需要較長(zhǎng)的處理時(shí)間和設(shè)備昂貴等問(wèn)題，由于熒光傳感技術(shù)具有高靈敏度、易操作、快速響應(yīng)、高選擇性和低成本的特性已經(jīng)被人們所研究。目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多用于檢測(cè)重金屬離子的配位聚合物，例如pb(ii)、hg(ii)、cr(ii)、co(ii)和cu(ii)。同時(shí)還可以檢測(cè)硝基苯、丙酮、氯仿等有機(jī)小分子。然而，大多數(shù)報(bào)道的探針?lè)肿邮腔谶^(guò)渡金屬配合物的。盡管鑭系金屬配合物具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如窄發(fā)射光譜、高光學(xué)穩(wěn)定性和生物降解性，但由于鑭系金屬離子的高配位數(shù)，對(duì)它們的研究相對(duì)較少。因此，基于稀土配合物的熒光探針的構(gòu)建仍然是當(dāng)前研究的重要焦點(diǎn)。

3、同樣，有機(jī)染料污染物的排放是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的另一個(gè)威脅。這些染料具有持久性和高毒性，使他們不容易降解。通過(guò)光催化這些染料從而講解，特別是使用鑭系金屬基的配位聚合物作為催化劑。光催化劑被光激活，產(chǎn)生活性氧，能夠?qū)?fù)雜的染料分子分解成更簡(jiǎn)單、危害更小的化合物。鑭系金屬配位聚合物由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)，增強(qiáng)了光吸收和活性氧的產(chǎn)生，在光催化過(guò)程中表現(xiàn)出相當(dāng)大的潛力。熒光傳感與光催化系統(tǒng)的集成，使單一材料既能檢測(cè)又能降解有機(jī)污染物。這一創(chuàng)新戰(zhàn)略極大地促進(jìn)了可持續(xù)水處理技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鑭系金屬配位聚合物及其制備方法和應(yīng)用，其中鑭系金屬指的是釓(iii)或鋱(iii)，其配位聚合物分別為[gd(piac)2(h2o)2]n或[tb(piac)2(h2o)2]n，兩個(gè)配位聚合物為同構(gòu)的二維結(jié)構(gòu)。兩個(gè)配位聚合物分別以釓(iii)或鋱(iii)為中心，形成八配位結(jié)構(gòu)，通過(guò)配體羧基氧原子配位并連接形成了一維環(huán)鏈結(jié)構(gòu)，環(huán)鏈結(jié)構(gòu)再進(jìn)一步通過(guò)配體橋連構(gòu)成二維結(jié)構(gòu)。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鑭系金屬配位聚合物，所述鑭系金屬配位聚合物的化學(xué)式為[gd(piac)2(h2o)2]n或[tb(piac)2(h2o)2]n，所述鑭系金屬配位聚合物的單分子式分別為c22h17n4o10gd或c22h17n4o10tb。

3、本發(fā)明提供一種上述鑭系金屬配位聚合物的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將5-(1h-吡唑-3-基)間苯二甲酸和鑭系金屬鹽溶解于去離子水中，得到混合溶液，加入naoh溶液調(diào)節(jié)所述混合溶液的ph值，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)得到反應(yīng)產(chǎn)物；

5、s2、待s1中得到的反應(yīng)產(chǎn)物自然冷卻析晶，然后經(jīng)洗滌和干燥，得到鑭系金屬配位聚合物。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的鑭系金屬配位聚合物的制備方法，s1中所述鑭系金屬鹽為gd(no3)3·6h2o或tbcl3·6h2o。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的鑭系金屬配位聚合物的制備方法，s1中所述5-(1h-吡唑-3-基)間苯二甲酸和鑭系金屬鹽的摩爾比為0.05～0.1mmol：0.1～0.15mmol。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的鑭系金屬配位聚合物的制備方法，s1中所述混合溶液的ph值為5～7。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的鑭系金屬配位聚合物的制備方法，s1中所述水熱反應(yīng)的溫度為180℃，所述溫度的升溫速率為5～10℃/h，所述水熱反應(yīng)在密封反應(yīng)釜中進(jìn)行，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為3～5d。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的鑭系金屬配位聚合物的制備方法，s2中所述干燥的條件為：在溫度為60℃的恒溫干燥箱中恒溫3h。

11、本發(fā)明還提供一種上述鑭系金屬配位聚合物的應(yīng)用，所述鑭系金屬配位聚合物可應(yīng)用于熒光離子檢測(cè)領(lǐng)域和光催化染料降解領(lǐng)域。

12、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

13、(1)本發(fā)明采用一鍋水熱反應(yīng)制備得到鑭系金屬配位聚合物，鑭系金屬配位聚合物的化學(xué)式為[gd(piac)2(h2o)2]n或[tb(piac)2(h2o)2]n，其分子式分別為c22h17n4o10gd或c22h17n4o10tb。該制備方法具有過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便，產(chǎn)率高和可重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。

14、(2)本發(fā)明制備得到的鑭系金屬配位聚合物[tb(piac)2(h2o)2]n，具有較好的熒光性能，對(duì)cu2+表現(xiàn)出高選擇性和高靈敏度，可通過(guò)熒光猝滅現(xiàn)象有效的檢測(cè)cu2+。同時(shí)，本發(fā)明制備得到的鑭系金屬配位聚合物[gd(piac)2(h2o)2]n具有良好的光催化性能，對(duì)有機(jī)染料rhb和mo具有良好的光催化降解效果。

技術(shù)特征：

1.一種鑭系金屬配位聚合物，其特征在于，所述鑭系金屬配位聚合物的化學(xué)表達(dá)式為：[gd(piac)2(h2o)2]n或[tb(piac)2(h2o)2]n，其中配體piac2-為去質(zhì)子化的h2piac，所述h2piac為5-(1h-吡唑-3-基)間苯二甲酸，所述鑭系金屬配位聚合物的單分子式分別為c22h17n4o10gd或c22h17n4o10tb。

2.一種如權(quán)利要求1所述鑭系金屬配位聚合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鑭系金屬配位聚合物的制備方法，其特征在于，s1中所述鑭系金屬鹽為gd(no3)3·6h2o或tbcl3·6h2o。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述鑭系金屬配位聚合物的制備方法，其特征在于，s1中所述5-(1h-吡唑-3-基)間苯二甲酸和鑭系金屬鹽的摩爾比為0.05～0.1mmol：0.1～0.15mmol。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述鑭系金屬配位聚合物的制備方法，其特征在于，s1中所述混合溶液的ph值為5～7。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述鑭系金屬配位聚合物的制備方法，其特征在于，s1中所述水熱反應(yīng)的溫度為180℃，所述水熱反應(yīng)中溫度的升溫速率為5～10℃/h，所述水熱反應(yīng)在密封反應(yīng)釜中進(jìn)行，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為3～5d。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述鑭系金屬配位聚合物的制備方法，其特征在于，s2中所述干燥的條件為：在溫度為60℃的恒溫干燥箱中干燥3h。

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鑭系金屬配位聚合物的應(yīng)用，其特征在于，所述鑭系金屬配位聚合物可應(yīng)用于熒光離子檢測(cè)領(lǐng)域和光催化有機(jī)染料降解領(lǐng)域。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及熒光傳感技術(shù)領(lǐng)域與光催化有機(jī)染料降解領(lǐng)域，尤其涉及一種鑭系元素配位聚合物及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明采用一鍋水熱反應(yīng)可以制備出鑭系配位聚合物[Gd(piac)<subgt;2</subgt;(H<subgt;2</subgt;O)<subgt;2</subgt;]<subgt;n</subgt;或[Tb(piac)<subgt;2</subgt;(H<subgt;2</subgt;O)<subgt;2</subgt;]<subgt;n</subgt;，分子式分別為C<subgt;22</subgt;H<subgt;17</subgt;N<subgt;4</subgt;O<subgt;10</subgt;Gd或C<subgt;22</subgt;H<subgt;17</subgt;N<subgt;4</subgt;O<subgt;10</subgt;Tb。該制備方法具有過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便，產(chǎn)率高和可重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明制備得到的鋱(III)配位聚合物具有較好的熒光性能，其中對(duì)Cu<supgt;2+</supgt;表現(xiàn)出高選擇性和高靈敏度，可通過(guò)熒光猝滅現(xiàn)象有效的檢測(cè)Cu<supgt;2+</supgt;；同時(shí)釓(III)配位聚合物具有良好的光催化有機(jī)染料降解性能，對(duì)有機(jī)染料羅丹明B和甲基橙具有良好的光催化有機(jī)染料降解效果。

技術(shù)研發(fā)人員：宋娟,周云龍,張亮,段博峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24