金属-有机超分子容器对阴、阳离子的识别及荧光传感性质研究

Recently,several investigators have begun exploring the potential of Metal-Organic Framewors as chemical sensors. Although yet to be systematically exploited, the tunability of MOF's structures and properties make it have widelly application prospect on chemo-sensory materials. Because anion and cation play a very important role in chemistry, medicine, biology, environmental science, nutrition and other fields, this project is commited to the ion recognition of metal-organic frameworks, we plan to prepare a series of bidentate and polydentate ligands with good luminescent properties, and change the type of coordination group of the Ligands to get the metal-organic supramolecular containers with the expected pore and aperture. According to the principle of host-guest adaptation, we will study the recognition of anion and cation about these MOFs, which can establishe the experimental and theoretical foundation for the feasibility of MOFs act as fluorescence probes of the ions. Based on that,we will screening some metal organic composite materials with potentail application on ion recognition.

最近，金属-有机框架作为化学传感器的潜在应用方面的研究刚刚开始起步，还缺乏系统性研究，但是MOFs的结构和性质的可调节性使其在化学传感材料方面具有更广泛地应用前景。由于阴、阳离子在化学、医学、生物学、环境学、营养学等领域扮演着非常重要的角色，因此本计划的主要内容为有关金属-有机超分子容器在阴、阳离子识别方面的研究，我们选择一系列具有良好发光性质的双齿及多齿有机配体，调控其配位官能团的种类，定向设计合成新型的具有预想空穴或内腔的金属-有机超分子容器，根据主-客体适配原则，研究其对阴离子、阳离子的识别性能，为金属-有机超分子容器作为阴、阳离子荧光探针的可行性奠定实验和理论基础,并据此筛选识别阴、阳离子方面的功能性金属-有机复合材料。

本项目主要针对金属-有机超分子容器识别及分离阴、阳离子及小分子方面的性质及应用进行了多方面的研究工作，取得了部分阶段性的成果: (1)合成了能够肉眼识别低浓度金属离子Ag+的Cu4L4”的金属大环状超分子容器; (2)合成含有不饱和金属中心的MOFs,并筛选出能够识别仲醇中有机过氧化物的Cu(II)-MOF; (3)利用含有不饱和金属中心的Cu(II)-MOF实现了低温下热解水的反应研究;(4)利用Cu(I)的超分子容器实现了肉眼可视的对脂肪类有机小分子的识别; (5)利用阴离子SO3CF3-为与金属-有机框架的弱相互作用, 合成了一例对环境温度有灵敏响应的热致变色材料。在项目执行期间，共发表了SCI论文13篇，其中Chem. Mater.一篇，Chem. Comm.两篇，Inorg. Chem.两篇，CrystEngComm一篇，申请专利一项。另外，通过研究发现，MOFs在裂解水功能材料，热致变色材料，可调谐荧光材料以及催化材料方面具有广泛的研究空间，是具有应用前景的一类有机-无机复合材料。