稀土金屬有機羧酸配位聚合物的熒光識別性能研究進展

摘 要：稀土配位聚合物可以作為一種發(fā)光材料，通過配體吸收的紫外光，傳變?yōu)殡x子，使得稀土離子發(fā)生f-f躍遷，顯示其特征發(fā)射峰，可研究價值比較高。稀土金屬有機羧酸配位聚合物是稀土配位聚合物中的一類，具備多樣性的結(jié)構(gòu)，在熒光探針、熒光吸附與分離等多個領(lǐng)域具備巨大的應(yīng)用潛能，已經(jīng)成為該領(lǐng)域的研究熱點之一，本文即對稀土金屬有機羧酸配位聚合物的熒光識別性能研究進展作出綜述。

關(guān)鍵詞：稀土配位聚合物；熒光識別性能；研究進展

前言：熒光發(fā)光性能是稀土配位聚合物具備的性能之一，該性能可能來源于兩個方面，即配體和稀土離子之間產(chǎn)生的電子躍遷，通過配體吸收光能傳遞到金屬離子，稀土離子4f電子發(fā)生能級躍遷，使熒光發(fā)射光譜信息大量的產(chǎn)生，這些信息促進了稀土配位聚合物發(fā)光性能的實現(xiàn)。稀土配位聚合物具有尖銳的發(fā)射光譜譜帶、較窄的半峰寬度、較高的色度，其與有機羧酸配體配位產(chǎn)生的配位聚合物會顯著提升熒光性質(zhì)，正因如此，廣泛應(yīng)用到熒光探針領(lǐng)域及生命科學(xué)領(lǐng)域。

1四核稀土金屬羧酸配位聚合物的熒光識別性能

1.1同晶型配位聚合物

文獻調(diào)研表明，有學(xué)者研究合成了2個同晶型配位聚合物：[Nd2（pzdc）3（H20）]n·nH2O（1），[Nd4（pzdc）6（H20）2]n·3nH2O（2）。因二者比較相似，研究其熒光識別性能過程中，學(xué)者選擇了1。室溫下，1的熒光測試是在DMSO中溶解，測得其濃度的條件為10-4M-1。結(jié)果顯示，熒光激發(fā)譜的強吸收峰出現(xiàn)在于382 nm、402 nm處，此種現(xiàn)象發(fā)生的原因可能為配體-金屬的電荷躍遷[1]。隨后，學(xué)者將被識別的金屬離子加入到配合物當(dāng)中，隨著濃度梯度不同，發(fā)生相應(yīng)的改變了熒光吸收強度。該學(xué)者研究說明，同晶型配位聚合物可有選擇的識別金屬離子。

1.2簡單二維結(jié)構(gòu)的配位聚合物

有研究指出，鑭系元素中的π電子廣泛的應(yīng)用在分子識別領(lǐng)域、熒光探針領(lǐng)域。熒光吸收性質(zhì)密切相關(guān)于選擇的配體，配體-金屬間產(chǎn)生不同電子轉(zhuǎn)移情況下，熒光性質(zhì)也會存在明顯的差異?；诖?，有學(xué)者研究此種結(jié)構(gòu)的配位聚合物時，合成了1個配位聚合物：{[La4（PAD）10（H20）S]·2H2O}n，隨后開展熒光實驗時，在室溫條件下于DMSO溶液中進行，結(jié)果顯示，激發(fā)波長設(shè)置為296 nm情況下，出現(xiàn)較強熒光發(fā)射峰為332 nm處。

2雙核稀土金屬羧酸配位聚合物的熒光識別性能

2.1雜原子配位多個情況下的配位聚合物

配體選擇H2PDA情況下，合成了3個含S原子的配位聚合物：{[Ln2（PDA）（HPDA）（H2O）4ClSO4]·2H2O}n [Ln=La（1）；Ce（2）]，{[Ce2（PDA）（HPDA）（H2O）4SO4]·2H2O}n（3）。學(xué)者根據(jù)這3個聚合物，開展熒光分析，結(jié)果顯示，2、3配位聚合物不管處于溶液狀態(tài)，或是處于固體狀態(tài)，均未表現(xiàn)出較強的熒光性質(zhì)，而1則表現(xiàn)出一定程度的熒光性質(zhì)。在鑭系元素中，具備熒光性質(zhì)的占據(jù)大多數(shù)，配合物經(jīng)配體合成后，會有所改變熒光性質(zhì)。10-4M-1條件下，將1溶解到DMF中，熒光實驗是在室溫下開展，當(dāng)10-7-10-3M的Ag+（AgNO3）、Hg2+[Hg（NO3）2]、K+（KNO3）加入后，其熒光強度出現(xiàn)顯著的減弱現(xiàn)象，而濃度變?yōu)?0-3M-1后，熒光基本被猝滅，這說明，在Ag+、Hg+、K+中，多個雜原子配位聚合物具備熒光探針的作用。

2.2同晶型系列相同但金屬中心不同的配位聚合物

學(xué)者在分析此類型配位聚合物的熒光性質(zhì)時，共合成了6種聚合物：{[Ln2（PDA）3（H2O）3]·H2O}n [Ln=La（1），Pr（2），Sm（3），Eu（4），Gd（5）]，{[La2（PDA）3（H2O）4]·H2O}n（6），實驗結(jié)果顯示，配合物4具有較好熒光性能物。在DMF溶液中，4的激發(fā)波長有2個，為282 nm和326 nm，與兩種熒光吸收相對應(yīng)。激發(fā)波長為282 nm時，寬吸收峰出現(xiàn)在325-341 nm處，此電子躍遷歸屬到了PDA-2配體，Eu-O、Eu-N鍵為躍遷發(fā)生的具體位置[2]。金屬銪離子f電子層是半充滿狀態(tài)，熒光吸收和電子躍遷較為獨特，且能夠特異性地選擇識別某些金屬離子，如配位聚合物1可選擇識別Mg2+、Cd2+，同時，金屬離子加入量不同情況下，產(chǎn)生的熒光強度變化的情況也會不同。

結(jié)論：根據(jù)大量的學(xué)者的廣泛研究發(fā)現(xiàn)，不同類型的稀土金屬有機羧酸配位聚合物具有不同的熒光識別性能，合成過程中，應(yīng)對有機配體選擇等多種因素做出充分的考慮，以能使合成的材料具有較好的熒光性質(zhì)。

參考文獻

[1]李啟彭，沈燕瓊，朱梅星，等.稀土配位聚合物熒光材料的應(yīng)用研究進展[J].廣東化工，2016，43（20）：116-117.

[2]那立艷，張麗影，張偉，等.稀土金屬有機配位聚合物的綠色合成及發(fā)光性能[J].材料導(dǎo)報，2015，29（18）：28-31.

作者簡介

陳思航（1992-），女，黑龍江省富錦市人，民族：漢族，職稱：無，學(xué)歷：在讀碩士研究生。

基金項目：稀土有機配位聚合物或稀土材料在熒光識別污染物（有機小分子或者陰陽離子）方面的研究；稀土金屬形成的晶體在熒光識別污染物（有機小分子或者陰陽離子）性能方面的研究，單位：天津師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院化學(xué)系物理化學(xué)專業(yè)

（作者單位：天津師范大學(xué)）