孔道结构稀土－有机配位聚合物的合成、荧光识别及吸附性能研究

设计合成稀土－有机配位聚合物的研究已经成为当前化学研究中最活跃的领域之一，不仅因为它们拥有丰富多变的结构特点，而且还因为它们常表现出奇特的光、电、磁、催化、吸附等性能。本项目设计合成有机多酸配体，包括一取代、二取代和三取代苯N,O-多羧酸，在水热条件下合成稀土－有机杂化配位聚合物。通过调控有机配体的尺寸，形状和羧基数目等，系统研究配体结构对配合物MOF结构的调控，实现三维孔道结构配位聚合物的构筑。并进一步研究孔洞尺寸、亲/疏水性、形状等方面对气体小分子吸附能力的影响。另一方面，通过荧光研究，揭示基于有机酸配体的稀土离子的敏化发光性能。通过大量实验，进一步研究这些具有特定尺寸孔道结构是否可以选择性容纳和识别一些重金属离子，从而引起荧光信号的改变。实现一些重金属离子，如Hg2+、Cu2+等荧光探针的合成，以期在环境科学、生命科学领域将有广泛的应用价值。

配位聚合物研究的极大兴趣和迅猛发展主要缘于这些化合物所展现出来的新奇多变的结构及其特殊应用上。就结构而言，各种迷人的拓扑结构在大量的文献中被报道，如一维链状和梯状结构，二维方格型、砖墙型、蜂窝型结构以及三维多孔型、金刚石型结构等。这些纷繁复杂的结构给配位聚合物带来了丰富的内容。从性能上，配合物独特的光学性能可广泛应用于荧光免疫检测、光发射二极管、激光体系、远距离传输信号放大等方面。另一方面，出于可持续发展的需要，人们对重金属污染物关注越来越多，迫切发展高效可行的重金属污染物处理方法。最近，人们的目光转向了无机氧化物，如SBA15等。这些聚合物具有的大孔径、高比表面积的特点，使得孔结构聚合物具有非常明显的吸附性能。同时，由于结构上具有的多孔特性，这为客体分子或者离子提供容纳空间和潜在的催化微反应器，在分子（离子）识别和传感等方面尤为显著。本项目围绕配位聚合物及无机氧化物等相关体系，开展了以下工作：.1、采用化学接枝技术，分别将罗丹明衍生物修饰于二氧化硅、四氧化三铁纳米球表面，合成出具有检测和吸附功能的新型汞离子吸附剂材料，并将其用于水体中汞离子的检测和选择性吸附分离。此外，还揭示了材料结构与其吸附容量和检测灵敏度之间的关系，阐明了吸附剂与汞离子的结合机理。研究结果发表在Dalton Transactions, 2012，41：2620-2625、Materials Chemistry and Physics, 2012，137：428-433和Journal of Hazardous Materials, 2013，244：621-627杂志上。.2、将氨基功能单体修饰于SBA-15孔道表面，比色检测和吸附水体中铜离子，并揭示了吸附机理及阐述了吸附过程，该方面研究结果发表在Dalton Transactions, 2014， 43：8461-8468,杂志上。.3、在Pd-Pt二元合金团簇中添加第三种金属原子（Ag或Au），考察这两种金属元素的加入对结构的影响。结果显示两种团簇中Pd和Pt的分布规律相近，而Au原子比Ag原子采取更为紧密的结构。（X. Wu, Q.M. Liu, Y. Sun, G.H. Wu, RSC Adv., 2015, 5, 51142）