聚合物-金属有机框架材料的研究进展

金属有机框架(MOFs)因其大孔隙率、高比表面积和规则可调的孔径结构等优势受到了广泛关注,然而该材料较差的热塑性和力学性能限制了其可加工性,不利于大规模工业应用。为解决此问题,研究者们将聚合物作为多孔材料的一部分,通过直接或间接的方法合成了一种三维且高度多孔的材料——聚合物-金属有机框架(polymer-metal-organic frameworks,polyMOFs)。此材料兼具MOFs出色的性能与聚合物的可加工性,在气体分离、生物医用和催化等领域具有广阔的应用前景。本文综述了polyMOFs的三种合成方法,包括合成后聚合、单晶到单晶转换和直接合成法,介绍了三种方法的特点与不足,并展望了未来polyMOFs的发展方向。

MOF-导电聚合物复合材料的制备及电化学性能研究进展

金属有机框架(MOF)拥有前所未有的内表面积和高度可调的孔结构,但其内部以配位键结合,稳定性和导电性有限,纯导电聚合物电极材料的循环稳定性、电化学性和多孔性有限。而MOF-导电聚合物复合材料可以提高MOF的稳定性,甚至增加其他重要的性质如导电性,弥补了MOF材料在导电性上的缺失和导电聚合物在多孔上的缺失。综述了近年来MOF-导电聚合物的制备及其在电化学方面的应用研究进展,突出这类新兴材料的重要性,并展示它们在与主客体化学相关的电化学应用中的潜力。

木质素磺酸钠吸附材料的制备及对刚果红的吸附性能

【目的】以木质素磺酸钠(SLS)为原料,制备胺化改性的木质素磺酸钠以及共价有机框架聚合物/胺化木质素磺酸钠复合材料,考察它们作为吸附材料对刚果红的吸附性能。【方法】木质素磺酸钠与甲醛、二乙烯三胺经曼尼希反应制得胺化木质素磺酸钠(ASLS),采用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对吸附剂的表面官能团和形貌进行了表征。考察刚果红起始质量浓度、ASLS用量、溶液pH、吸附时间等对材料吸附效果的影响;探究ASLS的吸附动力学和循环再生性能。制备富含醌共价有机框架聚合物(AQ-COF),对比ASLS、AQ-COF、AQ-COF/ASLS材料对刚果红的吸附效果。【结果】FTIR和SEM表征结果显示:木质素磺酸钠成功胺化,ASLS与AQ-COF复合后自组装成棒状纳米结构。ASLS吸附结果表明:刚果红起始质量浓度为200 mg·L^(-1),ASLS用量为70 mg,pH为1~5时,吸附率达95%以上,并在80 min内达到吸附平衡,吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,吸附过程主要为化学吸附。30 mg ASLS中添加少量AQ-COF(2 mg),复合吸附剂吸附率可达80%以上。【结论】胺化改性木质素磺酸钠对刚果红有良好的吸附效果,且具有优秀的再生性能,可以作为刚果红的优良吸附剂;共价有机框架聚合物AQ-COF与ASLS复合制备的复合吸附剂可以提升ASLS对刚果红的吸附能力,表明共价有机框架聚合物在刚果红吸附领域有良好的应用前景。

锆系MOFs制备强碱型氧化物催化MPV还原反应的研究

Meerwein-Ponndorf-Verley(MPV)还原反应由于反应条件温和,不需要高温高压和还原性气氛,其研究受到广泛关注。研究以金属有机框架材料为前驱体,担载碱金属硝酸盐之后煅烧,制备出了具有大量强碱性中心的氧化锆型固体碱。该催化剂在含羰基底物的MPV还原反应中表现出优良的催化活性,在温和的反应条件下(160℃,无须外加氢气),6 h内即可实现苯甲醛的完全转化。而通过与弱碱性固体碱的对比反应发现,催化剂性能决定于强碱性中心的数量,而不是总碱量。此外,与氧化铝类固体碱的对比反应也证明了酸碱协同效应对于催化性能的提升。以多孔的MOFs为前驱体,能够高效地制备活性物种均匀分布的氧化物型催化剂。

pH敏感阿霉素前药纳米粒的制备及体外抗肿瘤评价

目的:合成肝靶向的阿霉素(doxorubicin,DOX)前药,并选择p H敏感的ZIF-8载体构建一种新型的抗肿瘤药物给药系统。方法:利用DOX与半乳糖醛酸[D-(+)-galacturonic acid,D-Gal acid]进行酰胺化反应得到半乳糖-阿霉素(galactose-doxorubicin,Gal-DOX)前药,并通过氢核磁共振(1H nuclear magnetic resonance,1H NMR)、傅里叶红外光谱分析(fourier transform infrared,FTIR)和全紫外可见光全波长扫描(UV-visible full-wave-length scanning,UV-VIS)对Gal-DOX进行结构表征;选择金属有机框架聚合物ZIF-8为载体包载Gal-DOX,构建pH敏感Gal-DOX/ZIF-8纳米给药系统,并考察Gal-DOX/ZIF-8的理化性质及其体外药物释放行为;通过MTT法研究Gal-DOX/ZIF-8对HepG2肝肿瘤细胞的毒性。结果:成功合成Gal-DOX前药,制备的Gal-DOX/ZIF-8为粒径约200 nm的均匀球形颗粒。体外释药实验中酸性环境的释药速率高于正常环境,表明其具有明显的p H敏感性释药特征。MTT结果表明ZIF-8空白载体没有明显毒性,但GalDOX/ZIF-8对HepG2细胞的毒性高于游离DOX。结论:Gal-DOX/ZIF-8具有良好的pH敏感释药特性,能够提高肝靶向性,为肝癌治疗提供新的思路。