沸石咪唑酸酯骨架-8负载二氯吡啶酸纳米载药体系制备及性能研究

二氯吡啶酸是一种激素型杂环类除草剂,已被广泛用于防治油菜、玉米、小麦等田间的阔叶杂草。由于二氯吡啶酸可溶于水且容易移动,目前已被认定为农业废水中一种重要的新型污染物。将二氯吡啶酸制备成缓控释剂型有望降低其对环境的负面影响。本研究以沸石咪唑酸酯骨架-8(ZIF-8)作为载体材料制备了二氯吡啶酸@ZIF-8纳米载药体系,并对负载方法进行了优化以提高载药量,通过透射电镜、动态光散射、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热重分析、N_(2)吸附-脱附对其形貌、粒径分布、化学官能团、晶体结构、热稳定性等指标进行了表征,并研究了其释放机制与除草活性。结果表明:二氯吡啶酸可成功负载到ZIF-8载体中,载药后粒径约为219.3 nm,载药量最高可达43.6%,其释放模式最符合Weibull模型(R^(2)=0.9999)。生物活性测定表明,将二氯吡啶酸负载到ZIF-8后不会降低其对稗草的除草活性,甚至在高浓度下,ZIF-8负载还能起到一定的增效作用。本研究可为基于ZIF-8载体的除草剂载药体系制备提供参考。

沸石咪唑酯骨架-8的制备及其对刚果红的吸附性能

为制备印染废水的吸附材料,以六水合硝酸锌和2-甲基咪唑为原材料,以去离子水作溶剂,采用水溶剂法制备沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)材料。借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪等探究ZIF-8材料的结构,测试其对阴离子刚果红染料的吸附性能,并分析其吸附机制。结果表明:ZIF-8颗粒大小均匀,表面光滑,呈多面体结构;其热裂解温度为258℃,具有良好的热稳定性;ZIF-8对刚果红的吸附更符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,即以化学吸附为主且吸附位点等效;吸附过程为自发进行的放热反应,低温有利于吸附;在温度为20℃、pH值为7的条件下,ZIF-8对95 mg/L的刚果红溶液的吸附效果最佳,吸附量可达671.41 mg/g。

金属有机骨架材料沸石咪唑酯骨架-8在抗菌方面的应用及研究进展

细菌是引起慢性传染病和感染的主要原因。用抗生素杀灭细菌、消除感染是当今普遍使用的有效医疗手段,但是抗生素的滥用和误用导致越来越多的细菌出现耐药性。此外,现有给药方式常导致大量药物难以到达作用位点,造成药效浪费。在应对抗菌困境的各类策略中,抗菌纳米材料已成为一种被广泛认可的新兴方法。沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)是一种在连接节点可生长药物的金属-有机骨架材料,因具有生物相容性好、结构稳定、pH响应特性及其靶向给药且减少细菌耐药性产生的能力等特点,成为目前研究较为广泛的抗菌方式之一。同时,大量研究表明,ZIF-8有利于保持药物活性,具有潜在的临床抗菌应用可能。综述了ZIF-8的抗菌机理、在抗菌方面的应用及研究进展,并对该领域未来发展中面临的挑战和前景进行了总结与展望。

基于沸石咪唑酯骨架-8的LiFePO4改性

商业化LiFePO_4(LFP)正极材料的导电性一直是制约其性能提高的关键。为了提高LFP的性能,利用沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)制备多孔碳材料(CZIF-8)改善商业化LFP正极材料的导电性,对比了两种改性LFP的方法:1)将退火的ZIF-8以物理混合的方法与LFP混合制得LFP/CZIF-8正极材料;2)ZIF-8在LFP表面原位生长后退火制得LFP@CZIF-8正极材料。X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸脱附(BET)和拉曼光谱等测试证明,改性后的LFP仍具有橄榄石型结构,同时出现了具有介孔结构的石墨化碳材料的特征。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)测试证明LFP/CZIF-8样品中LFP与CZIF-8之间未形成链接结构,而在LFP@CZIF-8样品中二者形成了核壳结构。电化学阻抗测试(EIS)表明,改性后样品的离子传输阻抗明显减小,说明两种方法均提高了LFP的导电性。充放电循环测试表明,两种改性方法均能提高LFP的循环性能和库伦效率。不同的是,倍率性能测试表明,LFP/CZIF-8样品的高倍率性能比LFP@CZIF-8样品更有优势,在10.0 C电流倍率下能够达到57.8 m A·h/g。这一研究为商业化锂离子电池电极材料的改性提供了新的思路,并且通过方法优化为产业化做了铺垫。

类沸石咪唑酯骨架材料-8的形貌调控及其催化制氢性能

类沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8)是一种具有较大比表面积和较强稳定性的多孔材料,被广泛应用在气体存储分离、催化等领域。该工作报道了不同实验条件如Zn^(2+)/2-甲基咪唑的物质的量比、表面活性剂用量和不同的反应溶剂对ZIF-8形貌和尺寸的影响,其中Zn^(2+)/2-甲基咪唑配比是影响形貌及尺寸的关键因素。通过扫描电子显微镜(SEM)、BET、和X射线衍射(XRD)对合成制备的ZIF-8纳米粒子进行表征,发现调变投料比可将样品粒径从1500 nm逐渐减小至850~250 nm,形貌由截角立方体转变为截角十二面体,最终变为十二面体。其中粒径为250 nm的ZIF-8纳米粒子比表面积为1730 m^(2)/g,孔径和孔容分别为1.5 nm和0.6 cm^(3)/g,由此可知该粒径ZIF-8具备非常优异的载体特性,故进一步采用浸渍法,以硼氨为还原剂,在该尺寸ZIF-8纳米粒子上原位负载贵金属/金属纳米粒子,并对其进行组分优化。所设计合成的催化剂ZIF-8/Pt_(0.002)@Ni_(0.2)在催化氨硼烷制氢实验中表现出卓越的性能,60 s即可催化氨硼烷完全放氢。

金属有机骨架ZIF-8材料作为农药载体的研究进展

将农药有效成分负载到适宜的载体材料上,通过对载药颗粒进行修饰赋予药物靶向传输、控制释放等功能,可以提高药效和利用率、延长持效期、降低副效应。金属有机骨架(MOFs)由于其独特的结构特征和功能特性,在农药负载领域受到了广泛的关注。其中,沸石咪唑酸酯骨架-8 (ZIF-8)是MOFs中一种性能优异的材料,具有比表面积大、孔隙率高、稳定性高、制备简单、pH响应及生物相容性好等优点,是一种理想的农药载体材料。本文总结了ZIF-8常见的合成方法以及常用的负载药物方法,重点综述了ZIF-8作为农药载体的研究进展,分析了ZIF-8作为农药载体可能存在的问题和未来的研究方向,为ZIF-8在农药负载领域的研究与应用提供参考。

黑磷-沸石咪唑骨架蒸发器研制及性能考察

针对水资源危机、黑磷(black phosphorus,BP)稳定性差、难以用于构建太阳能蒸发器件等问题,该文通过原位封装技术,将BP封装到沸石咪唑骨架-8(zeolitic imidazole framework-8,ZIF-8)中,考察BP@ZIF-8的稳定性及光热转换效率,进一步将BP@ZIF-8用于构建太阳能界面蒸发器,并考察其蒸发性能。结果表明,制备的BP@ZIF-8复合材料具有良好的稳定性,其光热转换效率可达30.1%。将BP@ZIF-8涂覆于亲水聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)膜上,所构建的蒸发器在太阳辐照强度为1 kW/m^(2)条件下,其蒸发速度可达1.8342 kg/(m^(2)·h)。利用渤海海水、强酸、强碱废水和含有机染料废水作为模拟水源制备饮用水,应用效果良好。

3D直写制备ZIF-8/PVDF杂化体系及性能分析

采用溶剂法合成沸石咪唑骨架-8(ZIF-8),然后利用静电直写技术,采用物理混合法制备得到具有较好光催化性能、立体有序的ZIF-8/PVDF杂化膜。研究表明,采用物理混合的方法加入ZIF-8,对纤维膜的形貌及性能的影响较显著。随着ZIF-8含量的增加,ZIF-8/PVDF杂化膜的表面粗糙度逐渐增大,并且,出现微孔结构,水接触角呈先降低后增大的趋势变化。当ZIF-8的含量为2%时,杂化膜微孔分布较均匀,亲水性较好,杂化膜对盐酸四环素(TCH)溶液的降解效果最佳,降解率为77.9%;另外,其对诺氟沙星、环丙沙星和磺胺甲恶唑的降解率均能达到77%,并且,与第一次循环相比,经过5次循环使用后,杂化膜对TCH的降解率仅有小幅下降。

ZIF-8构建生物标志物传感器研究进展

沸石咪唑骨架-8(ZIF-8)是一种金属-有机框架材料,具有独特的理化性质,基于ZIF-8作为主体结合大量客体信号分子的信号放大策略是开发新型检测方法的有前景的研究方向之一。生物标志物的准确、灵敏的检测方法的开发以及揭示其与各种疾病之间的联系是近年来的研究热点。基于ZIF-8构建的生物传感器能够高灵敏度、快速响应、低成本、高选择性地检测生物标志物,可以为医疗卫生工作中疾病的筛查、诊断、预后工作提供一种新的思路。

沸石咪唑类骨架负载黄芩素纳米材料的构建及释药研究

黄芩素(baicalein)为黄酮类化合物,具有抗肿瘤活性。采用原位封装法,在室温条件下设计合成了一种负载黄芩素的沸石咪唑类骨架纳米材料(Baicalein@ZIF-8),并对其结构进行表征。试验结果显示,该方法合成的纳米材料粒径分布均一,形貌良好,且能够对黄芩素进行有效包封,载药量达23.9%。此外,体外药物释放试验结果表明:Baicalein@ZIF-8在微酸性环境中(pH 5.0)比在正常的生理条件下(pH 7.4)药物释放速度更快,在肿瘤治疗方面具有潜在的应用价值。

基于金属有机骨架(ZIF-8)的酶联免疫法灵敏检测米粉中的黄曲霉毒素B_(1)

为解决黄曲霉毒素B_(1)(aflatoxin B_(1),AFB_(1))快速检测方法中信号标记物稳定性差的问题,建立基于金属有机骨架的酶联免疫法检测米粉中AFB_(1)。该研究采用仿生矿化方法将辣根过氧化物酶(horse radish peroxidase,HRP)封装在沸石咪唑骨架结构材料(zeolite imidazole frameworks-8,ZIF-8)中作为信号标记物。发现HRP@ZIF-8复合材料在碱性条件、高温等极端条件下能保持稳定的催化活性。在此基础上建立间接竞争免疫比色法检测AFB_(1),通过肉眼可直接分辨含有AFB_(1)样品。在最佳条件下,随着AFB_(1)浓度的增加,吸光度在0.01~20 ng/mL内递减,具有明显的线性关系y=0.03×C[AFB_(1)]+0.79,R2=0.99,检测限为72 pg/mL,同时精密度和特异性都达到可接受的水平,AFB_(1)在米粉和面粉中的添加回收率分别在96.00%~105.00%、82.00%~110.00%之间,相对标准偏差均小于5%。该法操作简单、快速、灵敏、特异性好,可用于米粉、面粉等谷类食品中AFB_(1)的痕量检测。

沸石咪唑酯骨架-8在骨组织再生中的应用

如何有效实现大面积骨缺损的再生性修复是当前临床治疗的难题。传统的骨再生材料尚无法获得理想的再生效果,纳米材料的出现为骨再生提供了新的选择。近年来,金属有机骨架(metal organic frameworks,MOFs)已被广泛应用于生物医学等领域,其中沸石咪唑酯骨架-8纳米颗粒(zeolitic imidazolate framework-8 nanoparticles,ZIF-8 NPs)是被广泛研究的MOFs之一。ZIF-8 NPs易于合成,粒径可控,具有大比表面积、高热稳定性和pH响应性。其纳米级粒径能够用于调节生物材料的机械性能,并进一步匹配骨组织的弹性模量。此外,ZIF-8 NPs还具有促成骨分化、血管再生和抗菌性,以及作为载体控释药物或生物大分子发挥作用。本文总结了ZIF-8 NPs的性质特点和生物相容性,并回顾了其在骨组织再生领域中的应用进展,包括增强骨再生材料的机械性能、细胞黏附性、骨诱导活性、促血管再生能力以及抗炎抗菌能力等,以期为推动ZIF-8为基础的生物活性材料的制备和应用提供参考。

以ZIF-8为固相微萃取涂层分析环境水样中痕量多溴联苯醚

将沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)制成固相微萃取涂层,结合气相色谱-三重四极杆串联质谱联用仪(GC-MS/MS),建立了一种快速灵敏分析环境水样中6种痕量多溴联苯醚的方法。采用单因素优化实验得到的最优条件为:不添加Na Cl,萃取温度为50℃,萃取时间为50 min,p H值为7.0,解吸时间和解吸温度分别为5 min和280℃。在最优条件下,该方法测定水样中多溴联苯醚的线性范围为1~1 000 ng/L,检出限为0.08~2.29 ng/L,定量下限为0.23~7.32 ng/L。日内和日间相对标准偏差分别为4.3%~6.5%和6.9%~9.3%。将该方法应用于4种实际环境水样(自来水、泉水、池塘水和垃圾填埋场废水)中多溴联苯醚的检测,回收率为81.6%~109%。

pH和近红外光双响应的包裹二硫化钼纳米片和阿霉素的金属-有机框架ZIF-8用于肿瘤化学/光热协同治疗

利用金属-有机框架材料ZIF-8包裹二硫化钼(MoS 2)纳米片和阿霉素(DOX)构建一种可通过酸性pH和近红外(NIR)光双触发的肿瘤化学/光热协同治疗体系。首先,通过水热反应和超声处理制备粒径为~100 nm、厚度为0.3~1.4 nm的MoS 2纳米片。然后,通过一步法将可酸降解的金属-有机框架ZIF-8包裹在所制备的MoS 2纳米片上,并同时装载抗肿瘤药物DOX,形成装载DOX的ZIF-8包裹MoS 2纳米复合物(DOX/MoS 2@ZIF-8)。将该纳米复合物应用到肿瘤细胞的化学/光热协同治疗:当处于酸性条件(例如:溶酶体中pH大约为5)和NIR激光(780 nm,2.1 W/cm 2)照射的情况下,DOX/MoS 2@ZIF-8纳米复合物上包裹的ZIF-8金属-有机框架会发生酸降解,释放出所包裹的DOX,细胞质中的DOX可以进入细胞核中诱导细胞凋亡;同时,MoS 2纳米片能够将光能转换为热能,光致高温同样能诱导细胞凋亡,因此,化学/光热协同肿瘤治疗得以实现。细胞存活率试验证明:该DOX/MoS 2@ZIF-8纳米复合物在SMMC-7721细胞上表现出良好的化学/光热协同治疗作用,能够对肿瘤细胞进行高效地杀伤。

基于ZIF-8/Au@f-CNF增敏型双酚A电化学传感器的构建及性能研究

目的设计制备了金属有机框架沸石咪唑酸盐骨架-8(zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8)掺杂、负载金纳米粒子的碳纳米纤维复合材料(ZIF-8-doped gold nanoparticles-loaded carbon nanofibers,ZIF-8/Au@f-CNF),用于玻碳电极(glassy carbon electrode,GCE)表面功能化修饰,以构建食品中双酚A污染物的增敏型电化学传感器,并探索对双酚A的增敏检测机制。方法将利用室温溶剂法制备的ZIF-8与原位还原法制备的负载金纳米粒子的碳纳米纤维(gold nanoparticles-loaded carbon nanofibers,Au@f-CNF)超声混合,滴注在GCE电极表面,构建ZIF-8/Au@f-CNF电化学传感器。运用X-射线光电子能谱仪和透射电子显微镜、循环伏安法和电化学阻抗法对材料表面形貌和电化学性能进行表征,考察了扫描速度和pH等参数对双酚A电化学传感行为的影响。结果ZIF-8/Au@f-CNF复合材料显示较为均匀的掺杂状态,经ZIF-8/Au@f-CN修饰后的GCE电极(ZIF-8/Au@f-CNF/GCE)电活性面积明显提升,是未经修饰裸GCE面积的1.62倍,对双酚A的氧化峰电流峰值显著提升至原来的2.18倍。结论将ZIF-8的多孔特性和Au@f-CNF的电催化性能相结合,赋予ZIF-8/Au@f-CNF/GCE对目标物良好的吸附性能和电化学反应活性,基于纳米材料的协同效应可实现对双酚A的增敏传感检测,该研究为新型复合材料的开发及增敏传感器构建提供了研究思路和方法借鉴。

亲水改性ZIF-8对聚酰胺纳滤膜性能的影响

为提高沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)的水相分散性,以聚苯乙烯磺酸钠(PSS)对其改性处理,并将改性后的ZIF-8添加至含哌嗪的水溶液中,与正己烷中均苯三甲酰氯发生界面聚合反应,得到聚酰胺纳滤膜;对改性前后的纳米颗粒和纳滤膜进行TEM、SEM和红外光谱以及膜渗透性能的测试。结果表明:经PSS改性后,ZIF-8亲水性显著提高,聚酰胺(PA)层中ZIF-8颗粒分布更均匀,膜表面亲水性提高、荷负电性能增强;与改性前相比,改性后得到的纳米复合膜对Na2SO4的截留率由84.4%提高至96.3%,对染料酸性品红的截留率接近100%。

Au@ZIF-8复合催化剂的制备及催化性能研究

以硝酸锌和2-甲基咪唑为原料,采用溶剂法合成了ZIF-8纳米微粒,并以合成的ZIF-8框架作为Au纳米颗粒的载体,研究了Au@ZIF-8对于催化硼氢化钠降解亚甲基蓝的性能。结果表明:25℃下反应24h时,以质子化能力适宜的甲醇作反应溶剂可获得粒径、形貌规则的ZIF-8。Au纳米颗粒很好地负载到金属有机框架(ZIF-8)上,且具有良好的分散性,在紫外光的激发下,降解12min的条件下,Au@ZIF-8对于亚甲基蓝达到了很高的降解率。柠檬酸钠很好地防止了金的团聚,有助于催化的进行,小粒径的Au纳米颗粒可以更快地催化亚甲基蓝的降解。

载钯ZIF-8的制备及其在催化降解方面的应用

水是生命之源,采用沉淀法合成Pd@ZIF-8在催化降解水中有机染料(亚甲基蓝)方面的应用和对环境保护都具有重要的意义。将ZnNO3·6H2O和2-甲基咪唑按一定比例在室温下反应合成ZIF-8,采用硼氢化钠还原将Pd负载在ZIF-8上,得到均匀分散的Pd@ZIF-8。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等测试手段对Pd@ZIF-8样品的形貌、结构、组成进行了表征。并以亚甲基蓝与硼氢化钠的还原反应为模型,利用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)来观察Pd@ZIF-8的催化降解性能。结果表明:采用沉淀法制备的Pd@ZIF-8具有分散均匀、容易大量制备的优点。该催化剂不仅降解效率高,并且能够多次循环利用。

ZIF-8递送生物大分子的研究进展

类沸石咪唑酯骨架-8(zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8)是一种由Zn^(2+)和2-甲基咪唑组成的新型金属有机骨架材料,它具有孔隙率高、比表面积大、化学和热稳定性好、表面性质可调及pH诱导生物降解性等优点,这些优点赋予了ZIF-8多种功能,使其能广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递等领域。近年来,研究人员通过原位合成的方法使ZIF-8可包封蛋白质、酶、核酸等生物大分子,生物大分子主要通过交联、键合与ZIF-8骨架结合,并包埋在ZIF-8晶体内部或位于其表面。ZIF-8作为运载体可递送蛋白质和酶以保持其生物学活性,提高其功能表现和稳定性;同时,ZIF-8亦可负载核酸药物使其在胞内表达用于基因治疗。综述了这些方面的研究进展和应用,并对ZIF-8在相关生物医学领域的应用进行了展望。

ZIF-8/乙二醇浆液连续捕集二氧化碳

有效捕获CO_(2)对于减少温室气体排放和控制全球变暖具有重要意义。本文采用吸收-吸附组合的方式将沸石咪唑骨架-8(ZIF-8)和乙二醇混合形成可流动浆液,分别在常压透明有机玻璃鼓泡塔(高3.7m,内径50mm)和高压不锈钢鼓泡塔(高3m,内径40mm)内连续捕集二氧化碳,浆液在解吸罐内解析后返回到吸收塔再进行二氧化碳捕集,整个分离过程可连续化进行。研究了不同环境温度、不同混合气流率、浆液再生温度和塔内不同操作压力对二氧化碳捕集能力,结果表明环境温度和混合气流率越低,浆液再生温度和塔内压力越高,浆液吸着二氧化碳的量越大,最佳操作条件为:常压下环境温度0.5℃,气体流率47mL/min,浆液再生温度333.13K。在此最佳操作条件下,分离因子高达395,同时在经过100h以上的分离过程后,ZIF-8结构没有发生变化并且ZIF-8/乙二醇浆液能重复利用,更进一步说明ZIF-8/乙二醇浆液具有潜在的工业应用价值。