A Microporous Cationic Ga（III）-MOF with Fluorescence Properties for Selective sensing Fe3+ Ion and Nitroaromatic Compounds

doi:10.7503/cjcu20210617

Abstract

Abstract:

A new cationic gallium-organic framework， namely ［Ga₃O（H₂O）₃（TCA）₂］·NO₃·6DMF·2H₂O（JOU-27， H₃TCA=4，4′，4″-tricarboxyltriphenylamine）， has been synthesized by solvothermal method and characterized. Structural analyses show that JOU-27 is a three-dimensional microporous framework based on oxygen-core trinuclear gallium clusters. Due to the introduction of fluorescent ligand， JOU-27 shows strong fluorescence emission and was developed as a fluorescent sensor to detect Fe³⁺ ion and nitroaromatic compounds. The detection limit of Fe³⁺ is as low as 2.22×10^-6 mol/L（K_SV=52823 L/mol， K_SV is the Stern-Volmer constant）. When the nitrobenzene（NB） concentration is only 3.27×10^-3 mol/L， the quenching efficiency can reach 91%. In addition， further studies show that the quenching performance of JOU-27 may be due to the fluorescence resonance energy transfer（FRET） effect， the competition of excitation light absorption， and the electron transfer between the excited state of the framework and nitroaromatics.

Key words: Cationic metal-organic framework, Gallium, Fluorescence sensing, Iron（Ⅲ） ion, Nitroaromatic compound

CLC Number:

O611

TrendMD:

WU Ji, ZHANG Hao, LUO Yuhui, GENG Wuyue, LAN Yaqian. A Microporous Cationic Ga（III）-MOF with Fluorescence Properties for Selective sensing Fe³⁺ Ion and Nitroaromatic Compounds[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(1): 20210617.

Figures/Tables 7

Fig.1 Polyhedral representation of [Ga3O(COO)6(H2O)3]+ unit(A), coordination model of TCA3- ligand(B), view of the 3D porous framework of JOU?27(C), topological structure of JOU?27(D) and connolly surface of the porous structure of JOU?27(E)(E) Created with a spherical probe with 0.16 nm radius; blue internal and yellow external.

Fig.2 N2 adsorption?desorption isotherms of JOU?27 with pore size distribution curve(inset)

Fig.3 Solid?state emission spectra of JOU?27 and H3TCA(excited at 340 nm)

Fig.4 Emission spectra of JOU?27 in DMF solution with different concentrations of Fe3+

Fig.5 PXRD patterns of JOU?27 before and after immersing in Fe3+ DMF solution(A) and UV?Vis absorption spectrum of Fe3+ DMF solution and emission spectrum of JOU?27(B)

Fig.6 Emission spectra of JOU?27 in DMF(3 mL) with different volume of NB solution(0.025 mol/L)(A) and quenching percentage of peak intensity of JOU?27 in the presence of different NACs(B)

Fig.7 PXRD patterns of JOU?27 before and after immersing in NB DMF solution(A) and UV?Vis absorption spectra of NACs’ DMF solution and JOU?27 dispersion and emission spectra of JOU?27(B)

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