Närvaron av metalljoner kan släcka luminescensen hos de Eu-baserade metallorganiska ramverken. Kredit:SPbU
Forskare vid St Petersburg University, Sirius University of Science and Technology och St Petersburg Academic University har syntetiserat de minsta metallorganiska ramverken i nanostorlek för att detektera tungmetalljoner i vatten. Resultaten och resultaten av experimenten och beskrivningen av kristallernas egenskaper publiceras i Nanomaterials .
Metallorganiska polymerer, eller metallorganiska ramverk (MOF), är kristaller sammansatta av metalljoner sammankopplade av organiska molekyler, d.v.s. organiska länkar. Olika koncentrationer av metalljonerna och organiska länkar kan användas för att syntetisera material med olika strukturer och egenskaper. MOF används i stor utsträckning för att designa elektrokemiska sensorer som reaktionskatalysatorer inom kemisk industri eller tillsatser för drivmedel.
Några av MOF:erna är självlysande MOF:er. De avger ljus som orsakas av UV-strålar, elektromagnetiska fält eller andra störningar. Luminescerande MOF används aktivt som LED-komponenter och självlysande termometrar. Dessutom används de vid diagnos av cancer. Luminescerande MOF används också som självlysande sensorer för föroreningar.
Kemister vid St Petersburg University syntetiserade de minsta kristallerna i nanostorlek genom den ultraljudsassisterade våtkemiska metoden. De syntetiserades genom en långsam blandning av vattenlösningar av natriumtereftalat och europiumklorid med användning av den ultraljudsassisterade våtkemiska metoden, utfälld i form av ett polykristallint fast ämne. Ultraljudsbehandling säkerställde en bättre blandning av lösningen, bromsade tillväxten av partiklar, förhindrade aggregering av mikropartiklarna och resulterade i bildandet av individuella mikropartiklar.
Foto av mikropartiklar. Kredit:SPbU
Forskarna syntetiserade partiklar av olika storlekar. Den genomsnittliga partikelstorleken kan vara lika med 8 nm upp till hundratals mikrometer. Idag har det rapporterade europium(III)tereftalattetrahydratet (Eu2 bdc3 ·4H2 O) metall-organiska ramverk nanopartiklar är de minsta sällsynta jordartsmetaller-baserade MOF-kristallerna i nanostorlek.
"Vi förväntade oss inte att en tvåfaldig minskning av koncentrationen av reagenser skulle kunna leda till storleksminskning för flera beställningar. Förmodligen kan denna effekt bero på europium-tereftalat 1:1-komplex. Detta kan påskynda tillväxtprocessen för partiklarna. Tidigare , kunde forskare syntetisera nanostora partiklar av tereftalat som var lika med 40 nm eller till och med mer. Vi lyckades syntetisera partiklar med den femfaldigt mindre storleken", säger forskningschefen, docent vid avdelningen för laserkemi i St Petersburg Universitet och doktor i kemi Andrey Mereshchenko.
Den utvecklade metoden för att syntetisera nanopartiklar kan ge ett positivt bidrag till nanoteknik och koordinationskemi. Genom att använda denna metod kan vi syntetisera nanopartiklar från andra MOF. Experimenten rapporterade också selektiv luminescenssläckning av tungmetalljoner. Som ett resultat kan de syntetiserade nanopartiklarna användas som sensorer för att detektera tungmetalljoner i vatten.
"Denna upptäckt har potential att utveckla effektiva sensorer för att övervaka tungmetalljoner i dricksvatten. Våra luminiscerande MOF:er visar betydligt lägre gränser för detektion av tungmetalljoner. Detta kommer att säkerställa mer exakta mätningar av föroreningar i vatten, även i små koncentrationer." sa Viktor Nosov, medförfattare till artikeln och student i kemi vid St Petersburg University.
De rapporterade nanopartiklarna kan också användas som självlysande sensorer för att detektera Cu 2+ , Cr 3+ och Fe 3+ joner i vatten. Förekomsten av dessa metaller i vatten utgör ett hot mot människor och djur. Ansamling av tungmetaller i kroppen kan påverka människans ämnesomsättning och leda till nervsystemets sjukdomar, kärlsjukdomar och matsmältningsrubbningar. Kemisterna planerar att fortsätta forskningen och utveckla ett expresstest för att upptäcka tungmetalljoner i dricksvatten och avfall. + Utforska vidare
