本發明公開了一種基于柱[5]芳烴主客體組裝的超分子凝膠，是以萘酰亞胺功能化的柱[5]芳烴為主體，三足酰胺吡啶衍生物為客體，在DMSO/H₂O體系中自組裝形成形成穩定的具有黃色聚集態誘導熒光的超分子凝膠；當向SP5?OG中一系列陽離子水溶液是，只有加入Fe³⁺能使超分子凝膠SP5?OG的熒光猝滅，其他陽離子的加入不能使超分子凝膠SP5?OG熒光發生變化，因此，SP5?OG可以對Fe³⁺的專一性檢測。同時檢測線為8.95×10^?10 M，說明SP5?OG可以對Fe³⁺實現超靈敏檢測。另外，該超分子聚合物凝膠SP5?OG的干凝膠粉末可以從水溶液中很好地吸附Fe³⁺，吸附率為分別是99.8%。

技術領域

本發明涉及一種基于主客體的相互作用和分層自組裝構建的超分子聚合物凝膠，尤其涉及一種基于柱[5]芳烴主客體組裝的超分子凝膠及其制備方法；本發明同時還涉及該超分子凝膠在超靈敏檢測Fe³⁺中的引用，屬于復合材料技術領域和離子檢測技術領域。

背景技術

目前，多重刺激熒光材料由于可用作制備傳感器、顯示器、生物成像和記憶介質的基本單體而受到越來越多的關注。最近幾年，為金屬離子在環境中尋找超靈敏檢測分離的離子響應材料已經變得十分重要。到目前為止，有多種方法用來檢測不同離子在環境中的存在，如原子吸收光譜法、熒光分析法等。但是這些方法操作起來比較復雜，而且設備價格昂貴，不宜大量投入實際應用中。因此，研究新的方法以實現在環境中有效地檢測分離不同離子仍然是一個挑戰。具有刺激響應的超分子有機凝膠作為一種新興的功能和智能材料，由于它本身具有的特殊性質和很好的應用前景，已經越來越吸引人們的關注。

Fe³⁺在細胞水平的許多生化過程中起著關鍵的作用，人體中缺少Fe³⁺會導致貧血、肝損傷、帕金森病和癌癥等疾病，同時，Fe³⁺由于具有順磁性的本質，導致它成為一種熒光猝滅劑，這就使人們很難研究出一種連續可逆的熒光傳感器來檢測分離Fe³⁺。雖然Fe³⁺響應的有機凝膠已經被報道過，但是基于陽離子-π作用與π-π堆積作用的競爭來實現超靈敏檢測分離Fe³⁺的超分子有機凝膠卻很少有報道。

柱芳烴是一種新型的大環主體化合物，它的空腔富含π電子，可與電子貧乏的化合物有很強的相互作用。此外，柱芳烴的剛性結構和易于功能化使它們在構建超分子聚合物方面具有獨特的優勢。到目前為止，許多基于柱芳烴構建的刺激響應主-客體識別單元已經被進一步應用于各種材料的制備，但是，據我們所知，通過柱芳烴的主客體相互作用和分層自組裝，構建具有三維多孔網狀結構的超分子聚合物凝膠及作為離子識別單元尚未見被報道過。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于柱[5]芳烴主客體組裝的超分子凝膠及其制備方法；

本發明的另一目的是提供一種該超分子凝膠在檢測水體中Fe³⁺的具體應用。

一、超分子凝膠

本發明基于柱[5]芳烴主客體組裝的超分子凝膠，是在DMSO/H₂O中，主體萘酰亞胺功能化的柱[5]芳烴（AP5）與客體三足酰胺吡啶衍生物（G）以2:1~5:1摩爾比組裝而成。其具體制備方法為：將主體化合物AP5，客體化合物G加入DMSO/H₂O混合體系中，加熱使其完全溶解；然后冷卻至室溫，形成穩定的具有黃色聚集態誘導熒光的超分子聚合物凝膠，標記為SP5-OG。

DMSO/H₂O混合體系中，DMSO與H₂O的體積比為4:1~2:1；主體化合物AP5與客體化合物G在DMSO/H₂O混合體系中的含量為10~20mg/mL。