螢光納米有機多孔材料及其製備方法與應用的製作方法
2023-09-15 00:15:25 1
專利名稱：螢光納米有機多孔材料及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種螢光納米有機多孔材料的製備方法、通過該方法製備的螢光納米有機多孔材料以及該螢光納米有機多孔材料的應用。
背景技術：
有機多孔材料在催化、氣體儲存、分子分離方面的應用前景，引起了化學工作者的極大興趣。傳統的多孔材料包括無機晶體結構(如沸石)以及無定形的網狀結構(如二氧化矽、活性炭)。近年來，有機多孔材料的合成取得了較快的發展，如金屬-有機框架材料、共價有機框架材料、共軛微孔聚合物材料的合成成為熱點。金屬-有機框架材料具有柔軟質輕、空間結構多樣性、比表面積大、儲氫能力強等優點。共價有機框架材料是由有機小分子按照一定的空間取向聚合形成的具有穩定晶型的多孔聚合物。與無機多孔材料相比， 共價有機框架的優勢為結構全部由輕元素組成，對空氣、有機溶劑穩定，且孔隙可調。與金屬-有機框架材料、共價有機框架材料相比，共軛微孔聚合物材料只是由碳碳鍵、碳氫鍵構成，所以化學穩定更好。儘管共軛微孔聚合物材料結構是無定形的，但是可以通過改變剛性的連接分子來調控聚合物孔徑的尺寸和比表面積的大小。四苯乙烯在化學、物理方面的一些卓越的性質使其成為研究熱點。對於大多數有機發光材料而言，它們只在游離狀態具有優異的發光性能，在形成聚集態的過程中，由於堆積作用會誘發非輻射能量轉移而呈現發光猝滅的特性，極大限制了有機發光材料的應用範圍。但少數不具共平面結構的芳香化合物如四苯乙烯，在游離狀態不具有或具有較弱的發光性能，卻會因聚集使分子內構象扭曲以及分子間聚集狀態的共同作用，抑制非輻射能量的轉移，使其具有優異的發光性能或螢光強度得到增強，即產生聚集誘導發光或發光增強的現象。這類化合物在化學或生物傳感器、新型光學材料等方面具有重要的應用前景。一方面四苯乙烯具有豐富的電子，其激發態可為研究能量轉移提供良好的模式。另一方面，四苯乙烯大的η電子云可以用於各種有機光電材料、光控開關和螢光探針。
發明內容
本發明為了克服現有技術中合成的有機多孔材料不能用於螢光檢測的缺點，提供一種能夠用於螢光檢測的螢光納米有機多孔材料的製備方法、通過該方法製備的螢光納米有機多孔材料以及該螢光納米有機多孔材料的應用。本發明提供一種螢光納米有機多孔材料的製備方法，該方法包括在鈴木-宮浦反應的條件下，在惰性氣氛中，在含鈀催化劑、鹼金屬碳酸鹽水溶液和有機溶劑存在下，使有機分子建築塊和連接分子接觸；所述有機分子建築塊含有四(4-溴苯基)乙烯，所述連接分子為對苯二硼酸、間苯二硼酸和鄰苯二硼酸中的一種或多種。本發明還提供一種通過上述方法製備的螢光納米有機多孔材料。本發明還提供上述螢光納米有機多孔材料在螢光檢測中的應用。通過本發明的製備方法獲得的多孔材料的孔隙大小均在納米尺度，其孔結構是通過共價鍵連接構築形成的，因此孔結構相對較穩定。而且，在本發明的製備方法中可以通過加入不同種類的剛性分子在較大範圍內調節材料的孔隙度。通過本發明的製備方法獲得的多孔材料具有大的π共軛體系、豐富的電子，使得本發明的多孔材料在檢測二氧化硫、二氧化氮等具有吸電子性質的化合物方面具有廣闊的應用前景。通過本發明的製備方法獲得的多孔材料具有一定的BET比表面積，而且具有螢光性質，使得本發明的多孔材料可用於催化、氣體儲存、分子分離、有機光電材料、光控開關、 螢光探針、化學或生物傳感器、新型光學材料等方面。
圖1為四(4-溴苯基)乙烯的核磁共振氫譜圖。圖2、圖3、圖4分別為Ρ-1、Ρ-2、Ρ_3的核磁共振碳譜圖。圖5為Ρ-1、Ρ-2、Ρ_3的氮氣吸附脫附等溫曲線圖。圖6的(a)和(b)為P-3的掃描電子顯微鏡照片。圖7為P-3的透射電子顯微鏡照片。圖8為P-1、P-2、P_3的螢光發射圖。圖9為P-3對苦味酸的螢光檢測。
具體實施例方式一種螢光納米有機多孔材料的製備方法，該方法包括在鈴木-宮浦反應的條件下，在惰性氣氛中，在含鈀催化劑、鹼金屬碳酸鹽水溶液和有機溶劑存在下，使有機分子建築塊和連接分子接觸；所述有機分子建築塊含有四(4-溴苯基)乙烯，所述連接分子為對苯二硼酸、間苯二硼酸和鄰苯二硼酸中的一種或多種。在本發明的製備方法中，所述有機分子建築塊與所述連接分子的摩爾比為 1 1.5-2. 5，考慮到使聚合反應所得到材料的性能最優化，所述有機分子建築塊與所述連接分子的摩爾比優選1 2。在本發明的製備方法中，所述有機分子建築塊中四(4-溴苯基)乙烯的含量為 50-100 摩爾 ％。在本發明中，所述有機分子建築塊可以全部為四(4-溴苯基)乙烯，也可以為了改變聚合物的孔隙性質，進一步含有選自四(4-溴苯基)甲烷、四溴螺芴、2，7_ 二溴芘、1，3， 5-三溴苯、4，4，_ 二溴聯苯、三(4-溴苯)胺、1，3，5_三(4-溴苯)苯、2，5_ 二溴噻吩並[3， 2-B]噻吩、5，10，15，20_四(4』 -溴苯)卟啉中的一種或多種，優選為四(4-溴苯基)甲烷
和/或四溴螺芴。
權利要求
1.一種螢光納米有機多孔材料的製備方法，該方法包括在鈴木-宮浦反應的條件下， 在惰性氣氛中，在含鈀催化劑、鹼金屬碳酸鹽水溶液和有機溶劑存在下，使有機分子建築塊和連接分子接觸；所述有機分子建築塊含有四(4-溴苯基)乙烯，所述連接分子為對苯二硼酸、間苯二硼酸和鄰苯二硼酸中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述有機分子建築塊與所述連接分子的摩爾比為 1 1. 5-2. 5。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述有機分子建築塊中四(4-溴苯基)乙烯的含量為50-100摩爾％。
4.根據權利要求1-3中的任意一項所述的方法，其中，所述有機分子建築塊還含有選自四(4-溴苯基)甲烷、四溴螺芴、2，7_ 二溴芘、1，3，5_三溴苯、4，4，_ 二溴聯苯、三(4-溴苯)胺、1，3，5-三(4-溴苯)苯、2，5-二溴噻吩並[3,2-B]噻吩、5，10，15，20-四(4，-溴苯)卟啉中的-種或多種。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述有機溶劑為N，N-二甲基甲醯胺。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述鈴木-宮浦反應的條件包括溫度為 140-160°C，時間為 20-30h。
7.一種螢光納米有機多孔材料，其特徵在於，所述螢光納米有機多孔材料由權利要求 1-6中的任意一項所述的方法製備。
8.根據權利要求7所述的螢光納米有機多孔材料，其中，所述螢光納米有機多孔材料的孔徑大小為0. 7-3nm。
9.根據權利要求7所述的螢光納米有機多孔材料，其中，所述螢光納米有機多孔材料的BET比表面積為400-1000cm2/g。
10.權利要求7-9中的任意一項所述的螢光納米有機多孔材料在螢光檢測中的應用。
全文摘要
本發明提供一種螢光納米有機多孔材料的製備方法，該方法包括在鈴木-宮浦反應的條件下，在惰性氣氛中，在含鈀催化劑、鹼金屬碳酸鹽水溶液和有機溶劑存在下，使有機分子建築塊和連接分子接觸；所述有機分子建築塊含有四(4-溴苯基)乙烯，所述連接分子為對苯二硼酸、間苯二硼酸和鄰苯二硼酸中的一種或多種。本發明還提供一種通過上述方法製備的螢光納米有機多孔材料。通過本發明的製備方法獲得的多孔材料具有一定的BET比表面積，而且具有螢光性質，使得本發明的多孔材料可用於催化、氣體儲存、分子分離、有機光電材料、光控開關、螢光探針、化學或生物傳感器、新型光學材料等方面。
文檔編號C07C15/52GK102442873SQ20101050470
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月8日 優先權日2010年10月8日
發明者周鼎, 張新建, 王金祥, 邊寧, 陳琦, 韓寶航 申請人:國家納米科學中心