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Jun 05, 2023

Polimero di coordinazione Cd luminescente a base di tiazolo come duale

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 269 (2023) Cita questo articolo 974 Accessi 1 Citazioni Dettagli metriche Una nuova struttura metallo-organica di cadmio altamente fluorescente, [Cd (DPTTZ) (OBA)]

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 269 (2023) Citare questo articolo

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Una nuova struttura metallo-organica di cadmio altamente fluorescente, [Cd (DPTTZ) (OBA)] (IUST-3), sintetizzata utilizzando due linker 2, 5-di (piridina-4-il) tiazolo [5, 4-d] tiazolo (DPTTZ) e 4, 4′-ossibis (acido benzoico) (OBA) contemporaneamente, che presenta una struttura bidimensionale. Le caratteristiche di questo Cd-MOF sono state studiate mediante diffrazione di raggi X su cristallo singolo, spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier, analisi elementare, diffrazione di raggi X su polvere e analisi termogravimetrica. L'IUST-3 presenta eccellenti proprietà di luminescenza e buona stabilità in acqua. Esperimenti luminescenti indicano che l'IUST-3 ha una notevole sensibilità e selettività per il rilevamento di 4-nitroanilina (4-NA) e anione CrO42− con KSV = 1,03 × 105 M-1 (4-NA) e KSV = 2,93 × 104 M-1 (CrO42−) e limite inferiore di rilevamento 0,52 µM (4-NA) e 1,37 µM (CrO42−). Inoltre, in questo articolo è stato esplorato il possibile meccanismo di spegnimento della fluorescenza.

La percezione e il rilevamento dell’inquinamento nell’ambiente acquatico sono essenziali per la conservazione dell’ambiente e la sicurezza della vita. Le acque reflue generate da vari processi industriali come la legatura, la galvanica, l'inibizione della corrosione, la stampa, la tintura dei tessili, ecc., contengono cromo e suoi derivati1,2,3,4. Il composto del cromo esavalente, l'anione CrO42, è molto pericoloso per la salute umana e può causare gravi effetti avversi sulla salute, come danni ai reni, irritazione della pelle, carcinoma polmonare, reazioni allergiche e così via5,6,7. Inoltre, la 4-nitroanilina, un noto composto esplosivo, come intermedio essenziale nella sintesi di pesticidi chimici, coloranti, fotostabilizzanti, antiossidanti e prodotti farmaceutici è diventata una seria fonte di inquinamento del suolo, delle acque sotterranee e dei sedimenti8,9,10 . Pertanto, possono potenzialmente causare alcune malattie gravi, come cancro, coma, anemia, metaemoglobinemia e così via11,12,13. Pertanto, l’espansione di metodi estremamente efficienti per rilevare sostanze pericolose nell’ambiente acquatico è diventata sempre più necessaria e ha attirato una notevole attenzione da parte della ricerca14,15,16,17.

Le strutture metallo-organiche (MOF), note anche come polimeri di coordinazione porosi (PCP), sono un tipo affascinante di materiali sensoriali autoassemblati da ioni/cluster metallici e collegamenti/ligandi a ponte organici tramite legami di coordinazione, che incorporano i meriti intrinseci delle strutture materiali inorganici rigidi e materiali organici flessibili. Nel campo delle strutture metallo-organiche, i MOF luminescenti (LMOF) hanno attirato un'enorme attenzione negli ultimi due decenni sia da parte dei ricercatori scientifici che degli ingegneri industriali18.

Il materiale adatto all'uso come sensori chimici può essere suddiviso in più classi in base al tipo di caratteristica che porta a un segnale di rilevamento. Nel caso dei sensori ottici, il rilevamento avviene tramite un cambiamento di colore, fluorescenza o dicroismo circolare dell'elemento sensore. Le tecniche analitiche basate sulla luminescenza, grazie all'elevata efficienza con cui la luce può portare al rilevamento di singole molecole, e i recenti progressi nelle tecnologie dei rivelatori e ottiche hanno attirato un'attenzione significativa. Tra i molteplici materiali luminescenti, gli LMOF appaiono di recente come potenziali sensori chimici a causa della loro luminescenza facilmente indotta, dei vari vantaggi negli ingredienti strutturali e funzionali e dei diversi meccanismi di rilevamento19,20,21,22,23.

L'incorporazione di un tiazolo[5,4-d]tiazolo aromatico biciclico come un importante tipo di composto eterociclico multifunzionale nella struttura potrebbe portare a LMOF con potenziali proprietà sensoriali24,25,26. Con questa idea in mente, abbiamo progettato un nuovo MOF, [Cd (DPTTZ) (OBA)] (IUST-3), contenente unità tiazolo[5,4-d] tiazolica come struttura metallo-organica luminescente. L'IUST-3 mostra grandi proprietà fluorescenti grazie al catione Cd(II) con configurazione elettronica d10 e al forte effetto coniugato π del ligando 2, 5-di (piridina-4-il) tiazolo [5, 4-d] tiazolo . In questo lavoro, abbiamo riportato la sintesi e la struttura cristallina dell'IUST-3, e anche il rilevamento selettivo della 4-nitroanilina (4-NA) e dell'anione cromato (CrO42−) in soluzione acquosa a temperatura ambiente da parte dell'IUST- 3.