一种对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料及其制备方法与应用

本发明涉及一种对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料及其制备方法与应用，属于荧光识别材料。

背景技术：

1、日益加剧的环境污染严重危害着生态系统和人们的健康，人类生存面临着严峻的挑战。呋喃类抗生素作为一种广谱抗生素，可以杀死大部分革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、真菌和原生动物。呋喃类抗生素被广泛用作药物和动物饲料补充剂，使得抗生素出现滥用的现象。而抗生素的滥用，也已被证明会导致对人体产生潜在的致癌和致畸作用。因此，针对抗生素的检测对于规范其使用和评估周围环境水平，在现如今显得至关重要。

2、传统的检测抗生素的方法有拉曼光谱和气离子迁移谱(ims)原子、质谱(ms)、电感耦合、等离子体原子发射光谱法(icp-aes)等，存在成本高、仪器专业、预处理繁琐的问题。金属有机框架材料(mofs)是一类新兴的高度有序的多孔晶体材料，可以作为荧光识别探针。荧光识别作为一种以荧光固态材料为基质的新型探测识别技术，相比于传统的探测识别技术具有高效、高灵敏、耗时少、简单等优点，成为极具开发潜力的、高灵敏和耗时短的荧光识别技术。一系列的金属有机荧光传感材料已经被报道，它们的检测范围包括无机金属离子、阴离子、爆炸物等。但是，对于高灵敏度、高选择性、可视化检测呋喃类抗生素且具有高稳定性的荧光探针的相关报道并不多。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料及其制备方法与应用。本发明方法基于三价钇离子较强的配位能力和有机配体三(3'-f-4-羧基联苯)胺配位，制得钇基金属有机框架材料，为制备对呋喃西林具有选择性荧光识别的金属有机框架材料指明了新的方向。本发明所得钇基金属有机框架材料对呋喃西林具有高灵敏度和选择性识别，在荧光识别方面具有潜在应用价值。本发明的钇基金属有机框架材料具有优异的光热稳定性和溶剂稳定性，并且其荧光效果强烈。本发明使用聚甲基丙烯酸甲酯和钇基金属有机框架材料可制备出更方便快速检测的膜，可以进行可视化简便检测。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料，所述钇基金属有机框架材料的化学式为c39h25f3no8y。

4、根据本发明优选的，钇基金属有机框架材料为晶体结构，属于三斜晶系，p-1空间群，晶胞参数为：a＝8.7145(8)，b＝13.0531(12)，c＝21.3214(19)，α＝73.3620(10)，β＝87.314(3)，γ＝76.025(2)，v＝2254.4(4)。

5、上述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的制备方法，包括步骤：将硝酸钇、三(3'-f-4-羧基联苯)胺、n，n-二甲基甲酰胺、甲醇、醋酸和水充分混合分散均匀；经溶剂热反应，然后经过滤、洗涤、干燥即得钇基金属有机框架材料。

6、根据本发明，三(3'-f-4-羧基联苯)胺结构如下，其可现有技术制备得到。如可参考文献“journal of solid state chemistry,2022,307,122820”制备得到。

7、

8、根据本发明优选的，硝酸钇和三(3'-f-4-羧基联苯)胺的摩尔比为3-5:1，优选为4:1。

9、根据本发明优选的，硝酸钇的摩尔量和n，n-二甲基甲酰胺的体积比为0.05-0.08mol/l。

10、根据本发明优选的，n，n-二甲基甲酰胺、甲醇、醋酸和水的体积比为2-4:2-2.5:0.15-0.225:0-1；优选的，n，n-二甲基甲酰胺、甲醇、醋酸和水的体积比为3:2:0.225:1。

11、根据本发明，醋酸的质量浓度为99.5％。

12、根据本发明优选的，混合分散是于室温下超声5-20min。

13、根据本发明优选的，溶剂热反应温度为90-110℃，溶剂热反应时间为12-26小时；优选的，溶剂热反应温度为100℃，溶剂热反应时间为14小时。

14、根据本发明优选的，洗涤是依次使用水和甲醇进行洗涤。

15、上述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的应用，应用于检测呋喃西林。

16、根据本发明优选的，所述钇基金属有机框架材料可用于制备混合机制膜以检测呋喃西林；所述混合机制膜是以聚甲基丙烯酸甲酯、钇基金属有机框架材料和溶剂为原料，经挥发溶剂制备得到。

17、本发明的技术特点及有益效果：

18、1、本发明方法基于三价钇离子较强的配位能力和有机配体三(3'-f-4-羧基联苯)胺配位，制得钇基金属有机框架材料，为制备对呋喃西林具有选择性荧光识别的金属有机框架材料指明了新的方向。本发明制备方法简单，成本低；易于实现，可重复性强。

19、2、本发明制备方法中，选用以光电活性中心三芳胺基元为基底的有机配体。三芳胺是一类具有氮原子中心的螺旋轮桨荧光分子。本发明配体引入的三个苯环增加了配体的位阻和超共轭电子效应，大的刚性骨架和共轭体系可加快分子内部的电子传输速度和转换效率；而且通过用苯环(富电子共轭基)修饰三芳胺可以拓宽它的光吸收范围，加强光电性能。其中，f有很强的电负性和酸性(还可以增强配体酸性)，f弱作用还会产生增强荧光效应。本发明的三(3'-f-4-羧基联苯)胺配位具有比其它配体更好的光学活性。本发明三价钇离子和特定结构的有机配体配位，两者发挥相互协同作用制得本发明结构和优异性能的材料。

20、3、本发明制备方法中，硝酸钇、三(3'-f-4-羧基联苯)胺两者优选物质的量比为4:1；物质的量比过小会使得配体反应不成晶体，再加入硝酸钇依旧有晶体可以生成；物质的量比过大会使得晶体偏小，形态规则性差。本发明制备方法中的n，n-二甲基甲酰胺起到提供主要溶剂的作用；水和甲醇的加入可以协助形成晶体；醋酸的加入可以控制反应速率。n，n-二甲基甲酰胺、甲醇、醋酸缺一不可，它们的配比直接影响能否形成晶体、形成晶体的形态、产率。水不加或较少使反应较慢，产率较低；水较多使反应较慢，晶体较小较碎。本发明制备方法中，溶剂热反应温度过低无法反应，温度过高反应进行但无法形成晶体。由上，本发明制备方法作为一个整体，共同作用才能制备得到本发明结构和性能的钇基金属有机框架材料。

21、4、本发明所得钇基金属有机框架材料化学式为c39h25f3no8y，其晶体结构属于三斜晶系，p-1空间群；并且，具有优异的光热稳定性和溶剂稳定性，在水中或dmf中浸泡三天后仍能够保持原有的结构。

22、5、本发明所得钇基金属有机框架材料荧光效果强烈，对呋喃西林具有高灵敏度和选择性识别，呋喃西林的荧光检出限可低至3.7×10-6mol/l，在荧光识别有害物方面具有潜在应用价值。本发明使用聚甲基丙烯酸甲酯和钇基金属有机框架材料可制备出混合机制膜，可以更方便快速检测呋喃西林，达到可视化简便检测的目的，并且能够循环使用。

技术特征：

1.一种对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料，其特征在于，所述钇基金属有机框架材料的化学式为c39h25f3no8y。

2.根据权利要求1所述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料，其特征在于，钇基金属有机框架材料为晶体结构，属于三斜晶系，p-1空间群，晶胞参数为：a＝8.7145(8)，b＝13.0531(12)，c＝21.3214(19)，α＝73.3620(10)，β＝87.314(3)，γ＝76.025(2)，v＝2254.4(4)。

3.如权利要求1或2任意一项所述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的制备方法，包括步骤：将硝酸钇、三(3'-f-4-羧基联苯)胺、n，n-二甲基甲酰胺、甲醇、醋酸和水充分混合分散均匀；经溶剂热反应，然后经过滤、洗涤、干燥即得钇基金属有机框架材料。

4.根据权利要求3所述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，硝酸钇和三(3'-f-4-羧基联苯)胺的摩尔比为3-5:1，优选为4:1。

5.根据权利要求3所述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，硝酸钇的摩尔量和n，n-二甲基甲酰胺的体积比为0.05-0.08mol/l。

6.根据权利要求3所述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，n，n-二甲基甲酰胺、甲醇、醋酸和水的体积比为2-4:2-2.5:0.15-0.225:0-1；优选的，n，n-二甲基甲酰胺、甲醇、醋酸和水的体积比为3:2:0.225:1。

7.根据权利要求3所述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，混合分散是于室温下超声5-20min。

8.根据权利要求3所述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，溶剂热反应温度为90-110℃，溶剂热反应时间为12-26小时；优选的，溶剂热反应温度为100℃，溶剂热反应时间为14小时。

9.如权利要求1或2任意一项所述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的应用，其特征在于，应用于检测呋喃西林。

10.根据权利要求9所述对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料的应用，其特征在于，所述钇基金属有机框架材料可用于制备混合机制膜膜以检测呋喃西林；所述混合机制膜是以将聚甲基丙烯酸甲酯、钇基金属有机框架材料和溶剂为原料，经挥发溶剂制备得到。

技术总结
本发明提供一种对呋喃西林具有选择性荧光识别的钇基金属有机框架材料及其制备方法与应用。本发明钇基金属有机框架材料的制备方法包括步骤：将硝酸钇、三(3'‑F‑4‑羧基联苯)胺、N，N‑二甲基甲酰胺、甲醇、醋酸和水充分混合分散均匀；经溶剂热反应，然后经过滤、洗涤、干燥即得钇基金属有机框架材料。本发明所得钇基金属有机框架材料对呋喃西林具有高灵敏度和选择性识别，在荧光识别方面具有潜在应用价值。本发明的钇基金属有机框架材料具有优异的光热稳定性和溶剂稳定性，并且其荧光效果强烈。本发明使用聚甲基丙烯酸甲酯和钇基金属有机框架材料可制备出更方便快速检测的膜，可以进行可视化简便检测。

技术研发人员：汝晶,石溢璇,傅叔传,李腾,王燕兰
受保护的技术使用者：聊城大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13