定向修饰发光MOFs对不同形态重金属离子的荧光识别

The toxicity and hamfuness of polution of heavy metal ions depend largely on their chemical speciation. In order to achieve fast, accurate analysis to different forms of heavy metal ions, this proposal will focuses on the directional synthesis of luminescent metal-organic frameworks (MOFs) modified by different functional groups and the development of high-sensitive and selective fluorescent probe material to different forms of heavy metal ions as below. The MOFs which have the different pore geometry, size and modified by different functional groups will be designed and synthesized based on the selection of the appropriate metal ions and the regulation of the bifunctional organic ligands. And then we will analyze the changes of fluorescence properties when they combine different forms of metal ions comprehensively, explore their selectivity, sensitivity and feasibility as fluorescent probe materials. We will further analyze the relationships between the recognition capability of the luminescent MOFs to different forms of heavy metal ions and the pore structure and the modifying groups of the inner surface, and explore the mechanism of change in the fluorescence properties, laying the foundation for a controlled design and synthesis of such fluorescent probe materials. On this base, we will also focus on the fluorescence recognition properties of luminescent MOFs to lead, mercury and other different forms of heavy metal ions in aqueous solutions, establish a rapid, high selective and sensitive method for the identification of different forms of heavy metal ions, and provide a new method and technical support for the on-site analysis of environmental pollution.

重金属离子毒性和污染危害性更大程度上取决于其赋存形态。为了实现对不同形态重金属离子的快速、准确分析，本项目拟定向合成不同功能基团修饰的发光金属-有机框架（MOFs），发展高灵敏、高选择性的不同形态重金属离子荧光探针材料。主要设想：以荧光性质为导向选择金属离子，利用双功能有机配体的调控，设计合成具有不同孔道形状和尺寸、不同功能基团修饰内表面的MOFs化合物，全面分析其结合了不同形态重金属离子前后荧光性能变化，探索其作为荧光探针材料的选择性、灵敏性和可行性，深入分析其对不同形态重金属离子的识别能力与其孔道结构和内表面修饰基团的关系，探索荧光性质变化机理，为此类荧光探针材料的可控设计合成奠定基础。在此基础上，重点研究其对水溶液中Pb、Hg等毒性较大不同形态重金属离子的荧光识别性能，建立一种快速、高灵敏、高选择性的不同形态重金属离子识别、监测方法，为环境污染现场分析提供新的方法与技术支撑。

重金属离子毒性和污染危害性更大程度上取决于其赋存形态，因此研发快速、高灵敏、高选择性的不同形态重金属离子检测技术具有十分重要的意义。本项目围绕不同功能集团修饰发光金属有机框架（MOFs）的设计、合成、荧光识别性能等几个方面开展系统研究。研究内容主要包括不同功能基团修饰发光MOFs的设计合成、MOFs化合物对不同形态重金属离子的荧光识别及其作为荧光探针的选择性、灵敏性和可行性研究。.本课题利用双功能有机配体的调控，设计合成得到了一系列−OH、−F和−Cl基团修饰于孔道内表面的具有不同孔道形状和尺寸的MOFs化合物，利用X射线单晶衍射仪对其结构进行了分析，对其活化前后的红外（IR）、热重（TGA）和X射线粉末衍射（XRD）性能进行了表征，并全面分析了其结合了不同形态重金属离子前后荧光性能变化，发现了分别对CH3Hg和Hg2+具有较好的荧光识别性能的目标配合物，探索了其在酸、碱介质中的稳定性及干扰离子存在时的荧光选择性。在此基础上，重点研究了其在水溶液中作为荧光探针分别对CH3Hg和Hg2+的灵敏性和可行性，建立了一种快速、高灵敏、低检出限的CH3Hg和Hg2+离子的识别、监测方法，为环境污染现场分析提供了新的方法与技术支撑。