用于离子和有机小分子检测的稀土-有机框架物的合成与发光特性研究

以生命与环境科学应用为背景，立足于自组装技术和溶剂热合成方法，研制水相介质中稳定并可实现离子和有机小分子选择性配位的纳米稀土-有机框架物，以实现对环境和生物中离子与有机小分子的有效检测。综合应用现代光学、化学、物理实验技术，研究荧光特性对化学环境高度敏感的纳米稀土-有机框架物的关键制备技术；研究不饱和配位框架物的形貌和尺寸的调控规律和影响因素，及其对外源离子和有机小分子在网络通道中的选择性进入和配位的影响规律；研究外源离子和有机小分子对框架物中稀土离子荧光敏化增强或猝灭的物理机制。为设计、研制高敏感的纳米稀土-有机框架物，实现对外源离子和有机小分子的有效检测提供材料设计思想、关键制备技术与基础理论积累。通过项目的研究获得相关领域中的自主知识产权，发表SCI收录论文10篇以上；申请发明专利2~3项；参加国际学术会议与交流2人次以上，邀请合作者来华访问交流2人次；培养博士生、硕士生4名以上。

该项目围绕金属－有机框架材料（MOFs）的结构设计与可控制备等关键问题，以框架材料在离子和小分子的荧光检测以及气体分离与吸附等领域的功能应用为目标，设计合成了一批具有优异性能的金属－有机框架材料，建立了金属－有机框架材料结构设计理论以及组装方法和制备技术。探索了稀土－有机框架材料在低温区域自校准荧光温度传感应用，开展了稀土－有机框架材料对离子、爆炸物和小分子等物质的荧光探测研究，研究了框架材料在水溶液中对阳离子的荧光检测性能，实现了纳米稀土－有机框架材料的可控制备及其对吡啶二羧酸分子的荧光探测，为开展稀土－有机框架材料在生物和环境领域的荧光探测提供了理论基础。研究了金属－有机框架材料对气体、液体蒸汽的选择性吸附过程及其机理，探索了其在气体小分子分离和识别领域的应用，探索阐明了框架孔道对染料客体分子的取向诱导作用及其对非线性光学性能的影响规律，为促进金属－有机框架材料在环境、能源和生物等领域的迅速发展提供了科学理论和方法基础。已在Chem. Rev.、Angew. Chem. Ed. Int.、J. Am. Chem. Soc.、Chem. Commun.、J. Mater. Chem.、Chemistry-A European Journal、Cryst. Growth Des.等刊物共发表SCI收录论文26篇，其中影响因子大于5的14篇。此外，还收到国际著名出版社Springer的邀请主编关于金属－有机框架材料及其光子学应用（Metal-organic frameworks for photonics applications）的英文专著。获授权国家发明专利1项，申请国家发明专利4项。