新型稀土氧簇-席夫碱荧光探针的构建及其重金属离子响应行为研究

The design and synthesis of new fluorescent probe materials are important to solve the environmental problems caused by heavy metal pollution. Porous lanthanide metal-organic frameworks are excellent candidates as a new type of fluorescent probe materials for sensors. This project aims to use molecular self-assembly or step by step synthesis method to construct a series of luminescent metal-organic frameworks with lanthanide hydroxide clusters as nodes and carboxylate-containing Schiff base ligands as linkers, discuss the fluorescence properties, reveal the sensitization mechanism of lanthanide ions based on the organic ligand. And further explore that the pore catch and select heavy metal caused the fluorescence quenching or enhancement behaviour, summarize the recognition mechanism between host frameworks and guest metal ions, especially for heavy metal ions, such as Hg2+, Pb2+, Cu2+, etc. The implementation of this project not only promotes the research of functional metal-organic frameworks, but also expedites cross-curricular integration of the chemistry, environmental sciences and life sciences, which has academic and application values.

设计和控制合成新的荧光探针材料对重金属污染的检测与防治具有重要的科学意义和实用价值。多孔稀土发光(近红外发光)有机骨架化合物用作新型的荧光探针材料的研究正备受关注。本项目以稀土氧簇为金属节点，以能够敏化稀土发光同时带有分子识别基团的含羧基的席夫碱类衍生物为配体，利用化学自组装和分步合成法构筑一系列多孔稀土氧簇－有机骨架发光材料，研究其荧光性能，揭示基于有机配体的稀土离子的敏化发光机理。研究这些具有特定尺寸的孔道结构对重金属离子的选择性容纳和响应，从而引起荧光信号的改变。明确该类材料对金属离子的识别机制，实现对一些重金属离子，如Hg2+、Pb2+，Cu2+等的有效检出。本项目的实施不仅拓展了金属－有机骨架化合物的功能性研究，还可促进化学与环境科学、生命科学领域的交叉融合，具有一定的学术价值和应用价值。

设计和控制合成具有荧光传感性质的金属-有机骨架材料具有重要的现实意义，是目前研究的热点领域。本研究项目基于带有分子识别基团的含羧基的席夫碱衍生物配体，在水热或溶剂热反应条件下，与金属盐类或氧化物反应制备金属-有机骨架材料。我们系统研究了合成条件，在实验过程中发现这类含羧基的席夫碱配体稳定性较差，不易与金属离子配位，晶体的培养也比较困难。因此，课题组对配体进行了调整。以获得具有荧光性能并具有识别功能的金属-有机骨架材料为导向，选择易暴露路易斯碱位点的苯基/三嗪基/吡唑基连接的三元羧酸为配体合成系列金属-有机骨架材料。探讨了反应溶剂、反应物比例、体系pH值等因素对目标化合物合成的影响，发掘其在光、电、磁等方面的应用潜能。另外，以同时具有质子给体和受体的5,6-苯并咪唑二酸为配体，与氯化镁自组装得到两个配合物；利用刚性的1,4-对苯二咪唑得到了一例具有单一手性的铅配合物。并对它们的结构、荧光性质及电荷布居进行了详细分析。