另一方面,Hg2+对人体也具有很大的威胁,它能够损伤人体心脏、肾脏、胃肠道等。世界卫生组织(WHO)已经设定了1 ppb饮用水中汞污染的最大限度值[3,4]。若人体内二价汞含量超标,会引起流鼻血、头痛、精神紊乱、胃穿孔和肠穿孔,更有甚者会导致肾功能衰竭[5,6]。因此,开发高效的Hg2+去除材料,尤其是针对低浓度Hg2+的去除,对水安全来说是非常重要的。
迄今为止,已经有许多关于Hg2+荧光探针的研究被报道[7]。Yang-Yi Yang等人[8]合成了一种新型有机–镧系框架化合物(1) [TbL1.5(H2O)2]·H2O(H2L=5-(3’-羧基苯基)-烟碱酸),其结构通过X-射线单晶衍射表征,并辅助于粉末衍射、红外光谱、荧光光谱以及热重分析等化学分析方法,发现该化合物是具有一维孔道的三维框架结构,能在440 ℃的空气中表现出非常高的热稳定性。并且,它对水溶液中的Hg2+具有灵敏的选择性荧光淬灭作用。他们另外还通过一个可逆的传感实验表明化合物1可以被循环使用至少5次。
Feng Luo等人[9]在没有任何预处理的情况下,研究出一种新型MOF材料,该种材料的特点是容量大,可吸附水中的Hg2+,特别是处于ppb痕量级的Hg2+,这主要是由于孔道中广泛分布的酰胺基团和羟基单元的复合作用。
Jun He等人[10]在最近研究出的硬-软方法的基础上进行了进一步的研究工作,通过羧基官能团与有机硫醚结合,以此来功能化金属–有机骨架化合物,这项研究的目的是进一步证明与原型MOF-5系统(亦即Zn4O(bdc)3,此处bdc为1,4-对苯二羧酸酯)结合的有效性和通用性。具体来说,硫醚侧链CH3SCH2CH2S—位于bdc的2,5位,由此得到的化合物L和Zn(II)结晶而形成的多空立方网状化合物[Zn4O(L)3],拓扑等价于MOF-5。他们的研究表明,在水中稳定性、荧光强度和金属离子的吸收能力方面,该MOF材料有明显的改善效果。
图1 He等人报道的含硫醚结构的配合物的结构
2 实验部分
2.1 实验仪器及试剂
仪器:三颈瓶、恒压滴液漏斗、硅胶柱、数显加热搅拌器、油浴锅、旋转蒸发仪、试剂瓶、烧杯、胶头滴管、布氏漏斗、烘箱、反应釜、真空泵、F-4600稳态荧光仪、傅里叶变换红外光谱仪、电热鼓风干燥箱。
试剂:N-苯基咔唑、氯仿、氯化铝、乙酰氯、无水Na2SO4、NaOH、液溴、1,4-二氧六环、盐酸羟胺、稀盐酸、SOCl2、乙酸乙酯、Cd(NO3)2、DMA、去离子水、Fe(NO3)3、Cd(NO3)2、Ni(NO3)2、Mg(NO3)2、NaNO3、Sr(NO3)2、Ca(NO3)2、Pb(NO3)2、Zn(NO3)2、KNO3、Ba(NO3)2、Co(NO3)2、Cu(NO3)2、Hg(OAc)2。
2.2 配合物Cd–TZA的合成
取十只相同的试剂瓶,在每一个试剂瓶中称取0.0348 g (0.11 mmol) H2TZA和0.132 g (0.62 mmol) Cd(NO3)2,再用胶头滴管滴入3 mL DMA,轻晃小瓶至固体完全溶解,继续滴加1 mL去离子水,再一次轻晃至均匀,将盛放有上述试剂瓶的反应釜轻置于烘箱中, 100 ℃反应三天。待其自然冷却至室温后,取出试剂瓶,瓶底均生成淡黄色颗粒状晶体,将晶体取出过滤后自然干燥,收集十份得到的产物。文献综述
2.3 荧光光谱测试
将得到的晶体配合物研磨至细小粉末。以1 mg配合物Cd–TZA和3 mL水
的比例制得溶液;待测物金属离子包括一价金属Na+、K+、Ag+,二价金属是Zn2+、Ni2+、Mg2+、Sr2+、Ca2+、Pb2+、Cd2+、Ba2+、Co2+、Cu2+、Hg2+。为方便测试,将上述待测金属离子配制成水溶液,每次用胶头滴管吸取适量上述配制好的Cd–TZA溶液,滴入比色皿中,并逐量向Cd–TZA溶液中滴加上述待测溶液,测其荧光光谱,记录数据,分析。其中激发狭缝与发射狭缝均为2.5 nm。