开题报告
稀土光功能杂化材料及化学传感应用研究
1.科学意义和应用前景
分析作为重要的手段，在疾病治疗、环境保护、安全检测中都具有重要意义，在分析化学的发展中，产生了很多分析手段，有仪器分析和化学分析两大手段，但大多数传统分析方法还存在很多缺点，比如高额的分析费用、严重的毒性、长的分析周期等。与传统常见和典型的分析方法相比，基于发光材料的传感器具有更多优势，如样品简单的预处理步骤、极低的检测限值（LOD）、肉眼信号的可视性（肉眼传感器）、反应快速和实时应用。一般来说，发光材料的传感器显示传感特性的检测原理是，这些材料通过配体或金属聚类中存在的某些潜在相互作用位点与分子/离子相互作用。这种相互作用可以通过改变其发射状态能量、非辐射通路和效率来改变宿主的发光发射位置或强度和颜色，也可以改变性质和兴奋状态宿主结构[1,2]。
近年来,金属有机框架(MOFs)作为一种新型的无机-有机杂化固态多孔材料因其结构与功能的可设计性而被广泛研究[3]。其中，具有高稳定性的MOFs更是成为研究热点之一。借助于d-f能量传递，利用在可见光区有很强电荷跃迁吸收的过渡金属有机发色团作为稀土离子光捕获剂是近几十年发展起来的获得高效敏化稀土光功能杂化材料的一条有效途径。稀土MOFs兼具无机物稳定性好以及有机物荧光量子效率高的优点[4],而且具有可设计性、制备简便、容易修饰、荧光性质优异(发射谱带窄、色纯度高、荧光寿命长、量子产率高以及发射光谱范围覆盖可见和近红外光区等)，其在很多鉴定分析中具有重要意义。但其的光、热、化学稳定性和机械加工性能相对较差，因而限制了其在很多领域中的实际应用。在近几年的研究中，对其的性能各方面都进行了深入的研究改进，取得了很大的成就。因其具有很好的无毒性、化学稳定性、环境污染小等特点，大量被用于检测生物疾病的检测中[1]，还有一些有毒致癌物的检测[2]等方面，具有很大的用运前景。现阶段，大量的发光金属有机框架材料不断涌现，为了更直观更方便的研究，从金属离子的角度，可以将其分为三个类型:镧系金属MOFs、过渡金属MOFs、混金属MOFs。
作为一类新兴的有机杂化材料[5,6],MOFs[7]通过金属离子或金属簇与有机桥联配体配位形成晶态多孔结构的配合物。以稀土金属离子为金属节点的稀土-有机框架材料既拥有传统配合物的优良光学性质,又结合了MOFs结构独特的结构与功能特性以及稀土稳定的荧光特性[8],如拓扑结构可预测、孔道尺寸和形状可调、表面易功能修饰等优点,因此在发展新的光学特性和功能应用方面显示出巨大的发展潜力。又由于其功能结构具有聚合物化学稳定性、高荧光特性和高安全性，在各个分析尤其生物检测[9]方面具有很大的实用价值，所以在未来的发展具有不可估量的前景。
2.有关金属有机框架(MOFs)在传感领域的研究现状
稀土MOFs由于稀土元素以及有机单体甚至合成条件的不同，其发光特性等具有很大的区别，但是由于其具有一定的相似性，在一定程度上其合成方法具有一定的规律性[10-12]。在众多的过渡元素中[13]，可以根据自身需要和条件选择合适元素，其中最受青睐的为铕和铽两种过渡元素，但有机物的选择则比较多样。很多科研人员采用不同的方法合成，实现了不同的目的，比如：用来改良材料、研究其光学性能以及用于物质检测等方面。
Hao J[7]等人用苯六甲酸和铑合成了稀土MOFs用来检测变异DNA，还利用荧光特性实现了双荧光检测，实现了更加精密准确的物质检测，取得了很好的效果。他们调节竞争机制刺激响应的Ln-MOFs结构，在其检测癌变DNA后，对其的工作机理进行深入的研究发现，其工作机理为竞争性吸收，即一种物质的发射光是另一种物质的激发光。当Eu-ade-MOF悬液在295 nm激发时，8-oxo-d G在295 nm处的强吸收有效地阻断了Eu-ade-MOF从激发光的能量来源，从而严重阻碍了ET从配体到Eu3 的转移。这种ET阻塞过程导致Eu3 在295 nm激发时的猝灭发光。这是很多荧光淬灭转移的机理，也是大多实现多色光调节的机理。
Zhen S[10]等人分三步合成了稀土功能化Cd-MOF发光材料，后进行结构表征等一些手段证明了物质合成的结果，在后续实践应用中，发现稀土功能化Cd-MOF发光材料对于微量水有特异性识别功能，用其来在检测微量水的工作中发挥了重大作用。
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