基于三苯胺基多羧酸配体构筑的荧光金属-有机骨架材料

With the development of era, molecular recognition and sensing technology are used in more and more applications. Porous metal-orgnic frameworks (MOFs) as a new class of multifunctional material have been widely concerned because of their excellent performance in fluorescent sensor for metal cation and small solvent molecule. In order to better improve the fluorescent property of MOFs material, our project firstly focuses on the design and synthesis of triphenylamine-type polycarboxylic ligands with good electro-optical property. The ligands will be used to coordinate to metal ions (such as Mg2+, Ca2+, Zn2+, Cd2+ and Ln3+ ions) and synthesize porous luminescent materials with aesthetic framework structures. Secondly, we will research these factors (such as ions, small organic molecules, gas and vapor) on the impact of luminescence of these materials, and mainly investigate the fluorescent property of Ln-MOFs with dynamic networks, including fluorescence switch, molecular recognition and luminescent sensor. It will provide important theoretical and experiment guidance for the fluorescence research of MOFs.

随着时代的发展，分子识别和传感技术的应用越来越广泛。微孔金属-有机框架(MOFs)材料作为一种新型的功能材料，因其在金属离子和有机小分子的荧光传感与检测方面具有优异的性能而受到广泛关注。本课题的开展是以提升MOFs材料的荧光性能为导向，从设计合成含有三苯胺单元且具有良好光电性质的大尺寸多羧酸配体出发，并利用它与金属离子（主要选择Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cd2+和镧系金属离子）以及混合其它辅助配体进行自组装，以获得各种结构类型的微孔MOFs发光材料为目标，研究离子、有机小分子以及气体和蒸汽对这些材料荧光性能的影响，并重点研究柔性的稀土类MOFs材料在荧光开关、小分子识别、荧光传感方面的功能应用，为发展荧光功能MOFs材料的研究提供重要的理论和实验指导。

按照项目计划和研究方案，在该基金的资助下，我们对三(4'-羧基联苯基)胺配体（L1）的合成条件进行了优化，提高了其产率和纯度。在不同的溶剂体系反应下，合成了一系金属−三(4'-羧基联苯基)胺框架材料，并系统地开展了这些材料在光致发光方面的性能研究。我们提出了多种合成策略。根据策略1，我们构筑了一例八重穿插的具有srs拓扑的三维MOF材料FIR-28。该材料具有很强的荧光信号，其与不同尺寸的溶剂分子进行客体交换后，荧光发射强度各不相同，其中发现MeCN溶剂分子对其有比较明显的淬灭作用，可用于选择性地检测MeCN溶剂分子。由于钙盐廉价无毒以及发光的Ca-MOFs材料有望在生物检测方面有着特殊的用途，因此，在溶剂热的条件下，利用L1配体与Ca2+离子反应，我们成功构筑了一例三维的Ca-MOF材料FIR-29。该材料的荧光信号很强，其可以发黄绿色的光。根据策略2和3，通过引入含氮类配体并利用两种不同金属离子混合进行自组装，我们构筑了两例混金属的微孔MOF材料FIR-37和FIR-38。与其它MOFs材料相比，它们的荧光性质是非常好的。上述研究成果相继发表在Applied Catalysis B: Environmental，Inorg. Chem.，Cryst. Growth Des.，Dalton Trans.等知名期刊上。