金属有机骨架化合物的合成、表征及其荧光传感性能研究

金属有机骨架化合物是一类通过金属离子/团簇和有机配体自组装而形成的骨架材料。MOFs具备结构稳定、比表面积大、孔道多样性等特点,在储存气体、催化、分离、磁力、荧光传感等方面有广泛的潜在应用。ZIF-8具备常规的沸石结构,不仅表现出良好的储氢性质,其强荧光性也具有较高的研究价值。本文系统地研究了ZIF-8的合成、表征及荧光性能应用。本文从多方面展示了金属有机骨架化合物ZIF-8的荧光传感性能-作为荧光传感材料探测金属离子和溶剂小分子。实验采用溶剂热法合成ZIF-8,孔道内掺杂金属离子和溶剂分子没有对其骨架结构产生影响。实验结果表明：ZIF-8对金属离子Cu2+、Cd2+和有机溶剂-丙酮分子具有较强的敏感度。Cu2+使ZIF-8的荧光强度减弱,并且ZIF-8荧光强度的减弱程度与Cu2+浓度的增加程度成正比例关系；Cd2+使ZIF-8的荧光强度增强,并且ZIF-8荧光强度的增强程度与Cd2+浓度的增加程度成正比例关系。同时,丙酮使ZIF-8的荧光强度增强,并且ZIF-8荧光强度的增强与丙酮浓度的增加成正比例关系。XPS表征表明：ZIF-8/Cu2+样品,咪唑氮元素的XPS结合能增大,表明ZIF-8对金属离子的荧光传感性能可能是由于ZIF-8结构中的咪唑氮元素与金属离子发生了弱的相互作用。同时,本文研究了金属有机骨架化合物Cd(L)(bpy)·4H2O·2.5DMF(LMOF)和UMCM-1的荧光性质,通过XRD等分析手段进行表征,初步研究了其在金属离子和溶剂传感方面的应用前景。实验结果表明：孔道内浸入Cd2+使LMOF的荧光强度增强。同时,LMOF和UMCM-1对溶剂分子也有一定的荧光传感效应。