用于硝基芳烃爆炸物检测的多孔金属有机骨架荧光材料的设计、合成及性能研究

Research and development of fluorescent sensor materials for the accurate and fast detection of nitroaromatic explosives has important scientific significance and practical value for social security and environmental protection.Porous metal-organic frameworks possess the characteristics of high porosity，good stability and structural control，which has become research hotspot in new fluorescent sensor materials. However, the present porous metal-organic frameworks have some drawbacks such as low response speed and poor sensitivity, which limit their practical application in the detection of nitroaromatic explosives. To solve the problem, this project starts from the synthesis of porous metal-organic frameworks as fluorescent sensors with large surface areas, good stability and good fluorescence properties. We plan to design a series of carboxylate ligands based on fluorene derivatives, and construct the porous metal-organic frameworks with unique structures. Through the investigation of their fluorescent sensor propertities for nitroaromatic explosives, we want to find the action mechanism. The study can establish an experimental foundation for the application of luminescent porous metal-organic frameworks, and guide us to design efficient fluorescent sensor.

研究和开发硝基芳烃爆炸物的准确、快速检测用荧光传感材料对社会安全和环境保护具有重要的科学意义和实用价值。多孔金属-有机骨架材料由于具有高的孔隙率、稳定性好及结构可调控性等特点，已成为新型荧光传感材料研究的热点，但是目前的多孔金属有机骨架荧光传感材料存在响应速度慢、敏感性差的缺点，限制了其在硝基芳烃爆炸物检测方面的实际应用。为了解决这一问题，本项目从制备具有有较大比表面积、高的孔隙率、荧光性能好的金属-有机骨架材料出发，设计合成一系列具有发光性质的基于芴衍生物的羧酸配体，利用自组装的方法构筑结构独特的多孔金属-有机骨架荧光材料，深入研究其对硝基芳烃爆炸物的荧光传感性能，探索其作用的机理。本研究将为多孔金属-有机骨架荧光材料应用于硝基芳烃爆炸物的检测奠定实验基础，并为高效荧光传感材料的的研究和设计提供理论和技术指导。

研究和开发硝基芳烃爆炸物的准确、快速检测用荧光传感材料对社会安全和环境保护具有重要的科学意义和实用价值。多孔金属-有机骨架材料由于具有高的孔隙率、稳定性好及结构可调控性等特点，已成为新型荧光传感材料研究的热点，但是目前的多孔金属有机骨架荧光传感材料存在响应速度慢、敏感性差的缺点，限制了其在硝基芳烃爆炸物检测方面的实际应用。为了解决这一问题，本项目从制备具有有较大比表面积、高的孔隙率、荧光性能好的金属-有机骨架材料出发，利用自组装的方法构筑一系列结构独特的多孔稀土金属-有机骨架荧光材料和过渡金属-有机骨架荧光材料，并对这些材料的固体荧光性能进行研究，筛选出荧光性能好的多孔材料，深入研究其对硝基芳烃爆炸物的荧光传感性能，探索其作用的机理。 .本项目的主要结果如下：.1. 合成了系列新型有机配体，利用多种实验方法，通过调控金属离子，构筑了5个多孔稀土金属有机骨架材料和20个过渡金属有机骨架材料，揭示了结构特征与组装规律。.2. 筛选出强荧光的金属有机骨架材料，并研究了这些材料对硝基芳烃爆炸物的响应。这些配合物的悬浮液对硝基芳烃爆炸物表现出高效荧光淬灭，淬灭率高达90%以上；荧光淬灭恢复实验表明这些材料具有良好的稳定性和重复使用性，展示了这些材料具有潜在的应用价值。.3. 采用量化计算和Stern-Volmer（SV）方程等方法进行了机理研究，金属有机骨架材料与硝基芳烃爆炸物的主要作用机理是富电子的配合物向缺电子的硝基芳烃爆炸物发生光诱导电子转移，使得配合物的荧光发生显著淬灭。另外部分金属有机骨架材料与硝基芳烃爆炸物的作用方式还伴随荧光共振能量转移。.本研究将为多孔金属-有机骨架荧光材料应用于硝基芳烃爆炸物的检测奠定实验基础，并为高效荧光传感材料的的研究和设计提供理论和技术指导。