甲基功能化Cd基金属有机骨架高灵敏电化学传感多巴胺

设计并合成了Cd基金属有机骨架(MOF)[Cd(BDC)(BPZ)(H2O)]n(1),其中BPZ=3,3’,5,5’-四甲基-1H,1’H-4,4’-联吡唑,H_(2)BDC=对苯二甲酸。化合物1具有三维孔道,其孔壁内有多个—CH3基团和自由的羧基氧原子,甲基基团的存在显著提高了MOF的疏水性和稳定性。另外,甲基和未配位的羧基氧原子可通过氢键或范德瓦耳斯作用力增强与多巴胺(DA)分子作用。1对DA具有灵敏的电化学传感性能。制备的1/GCE电极的差分脉冲伏安(DPV)测试结果显示其检测DA的线性范围为0.4~764.7μmol·L^(-1),检出限为56.8 nmol·L^(-1)。在常见干扰物的存在下,电极的DPV响应电流无明显变化。电极用于实际样品检测时的回收率在95.23%~100.90%之间。

基于功能化金属有机骨架材料的比率电化学传感器在检测领域的应用进展

比率电化学传感器将电流信号的比值作为输出信号,通过电流信号比值的变化实现目标物的定量检测,具有可靠性好、重复性高等优点。金属有机骨架(MOFs)材料是一种多孔配位聚合物,因比表面积、孔隙率、孔径等结构和性能优势备受学者关注。目前,基于MOFs材料的比率电化学传感器已广泛用于多种物质的检测,成为传统检测方法的潜在替代方法。为此,对比率电化学传感器的原理、分类、常用信号物质以及不同MOFs材料的性能进行总结,重点综述了基于功能化MOFs材料的比率电化学传感器在检测领域的应用进展(引用文献60篇)。

孔内富氨基的高稳定性铟基金属有机骨架高灵敏电化学传感多巴胺

为设计高稳定性且高灵敏度的纯金属有机骨架(MOF)电化学传感器以检测多巴胺(DA),我们选用铟基MOF[In(2-NH_(3)-BDC)(2-NH_(2)-BDC)]·1.5H_(2)O(RSMOF-1,RSMOF=resistance switchable metal-organic framework,2-NH_(2)-H_(2)BDC=2-氨基对苯二甲酸)修饰玻碳电极(RSMOF-1/GCE)。制备的电极RSMOF-1/GCE的DPV测试结果显示其线性范围为0.990~663μmol·L^(-1)、检出限为0.770μmol·L^(-1)。在多种干扰物质如尿酸、尿素、葡萄糖和对乙酰氨基酚存在的条件下,RSMOF-1/GCE对DA仍具有高的选择性。理论模拟结果显示,在RSMOF-1孔道内壁的—NH_(2)可通过氢键增强与DA分子的相互作用,使RSMOF-1/GCE具有灵敏的电化学传感DA的性能。

巯基功能化的金属有机框架纳米粒子的合成及形貌调控

本文选择四氯化锆作为金属源,与含有巯基的配体2,5-对巯基对苯甲酸进行配位,利用溶剂热的方法合成了具有纳米尺度的金属有机框架纳米粒子(UiO-66-SH)。通过改变反应物浓度、反应时间以及反应温度等条件实现了对UiO-66-SH纳米粒子的尺寸和形貌的调控。进一步利用SEM、IR、XRD等对其形貌、组成和结构进行了详细的表征。此外,由于所合成的UiO-66-SH结构中含有巯基功能团,可以被广泛应用于污水中重金属离子的吸附去除。

用于高效稳定吸附CO_(2)的胺基功能化MOF-808开发及机理

胺基功能化金属有机骨架具有孔隙率高、CO_(2)吸附容量大、抗水性好的优点,被认为是适用于燃煤烟气CO_(2)捕集的吸附材料,但其表面胺基分子在高温脱附过程易发生团聚,导致吸附速率和吸附容量下降。采用物理浸渍将四乙烯五胺分子(TEPA)封装入MOF-808的孔道内,开发了一种胺基分子高度分散的胺基功能化吸附材料TEPA@MOF-808。TEPA@MOF-808的吸附容量相比MOF-808提高了2.15倍,吸附速率常数、吸附选择性分别提高了13%和498%,10次吸脱附循环后吸附容量仅下降10.9%,说明基于TEPA的胺基功能化策略可显著提高CO_(2)吸附性能和稳定性。热力学结果显示TEPA@MOF-808的等量吸附热仅为40 kJ/mol,小于普遍认为的化学吸附门槛,^(13)C固体核磁和原位红外表征结果进一步揭示了其以物理吸附为主的吸附机理。

基于3,3′,5,5′-四咪唑基联苯配体的Zn(Ⅱ)金属有机骨架及其吸附性能

选用刚性3,3′,5,5′-四咪唑基联苯(L)作为主配体,分别辅以4,4′-联苯二羧酸(4,4′-H_(2)BPDC)和4,4′-氧二苯甲酸(H_(2)OBA)为第二配体,在水热条件下,成功制备了2种基于Zn的金属有机骨架,即[Zn_(2)(L)(BPDC)_(2)]·H_(2)O(1)和[Zn_(2)(L)(OBA)_(2)]·6H_(2)O(2)。单晶X射线衍射表征结构显示:1和2均为(4,4)-连接的二节点的双重贯穿的新型3D孔道结构,其中2具有一定的孔隙率。活化的2(2′)的吸附性质表明其对H_(2)O和EtOH具有选择性吸附。

化学接枝氨基化碳纳米管桥接金属有机骨架储存二氧化碳研究

通过化学方法在多壁碳纳米管(CNT)表面引入氨基,并利用超支化聚乙烯亚胺(PEI)将其桥接到金属有机骨架(MOFs),合成一种具有吸附CO_(2)能力的新型复合材料。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、CO_(2)吸附-脱附等方法对制备的新型复合材料的吸附性能、热稳定性及形貌等进行表征。结果显示,通过添加超支化PEI制备的复合材料,具有优异的CO_(2)吸附性能,其表面丰富的多氨基位点促进了CO_(2)的存储。氨基化后的CNT与MOFs的协同作用,进一步改善了复合材料的CO_(2)储存能力,吸附量达到462.33cm^(3)/g,同时增强了材料的热稳定性能。

等离激元@MIL系列铁基金属有机骨架表面增强拉曼光谱复合基底的制备与应用进展

表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种高灵敏度、高特异性的新型指纹光谱分析方法,在众多领域应用潜力巨大。SERS效应的产生依赖于高性能的SERS活性基底。常规等离激元纳米粒子(plasmonic nanostructures/nanoparticles,NPs)作为传统SERS基底存在富集效果不佳、抗干扰能力差等问题,在一定程度上限制了SERS技术在实际样品检测中的应用。铁基金属有机骨架(iron-based organometallic frameworks,Fe-MOFs)因其具有多孔隙、高稳定性的结构特点,可以为NPs提供具有富集效果和筛选效应的稳定检测平台,实现特定成分检测和检测后产物的无害化处理。本文重点总结了MIL系列NPs@Fe-MOFs复合SERS基底的制备方法,介绍了MIL系列Fe-MOFs在SERS中应用的最新进展,讨论了目前MIL系列NPs@Fe-MOFs复合SERS基底亟待解决的问题,并对未来的应用领域和发展前景进行了展望,旨在为新型SERS基底的构建和应用提供更多依据。

金属有机骨架材料吸附CO_(2)的研究进展

由温室效应引起全球气候变暖的环境问题受到越来越多的关注,CO_(2)是对温室效应影响最大的气体。我国提出了“碳中和,碳达峰”的目标,实现目标的前提是提高对CO_(2)的减排与控制,在实现“双碳”目标过程中碳的捕集至关重要。金属有机骨架材料作为一种新型的吸附材料,可以进一步提高CO_(2)的捕集。本文阐述金属有机骨架材料的分类、合成方法以及改性方法的优缺点,探讨该材料吸附CO_(2)的机制,并对比在单组分和多组分条件下的吸附效果,提出使用醋酸盐或者氯化氢辅助加热优化传统水热法,以及使用不同氨基种类和氨基负载优化改性方法是未来重要的研究方向,最后展望了金属有机骨架材料吸附剂的前景,为进一步开展金属有机骨架材料吸附CO_(2)的研究提供参考。

水稳定功能化Cu-BTC基混合基质膜的制备及其CO_(2)分离应用

为提高混合基质膜(mixed-matrix membranes,MMMs)对真实烟道气和含水天然气的分离性能,通过柠檬酸(citric acid,CA)功能化制备了具有高水稳定性的CA-Cu-BTC填料,并将其与Pebax 1657聚合物共混制备了系列不同掺杂量的MMMs,考察了25℃饱和水蒸气下所制备CA-Cu-BTC/Pebax膜的CO_(2)/N_(2)分离性能。结果表明:与纯Pebax膜相比,制备的MMMs具有更好的CO_(2)渗透性和CO_(2)/N_(2)选择性,在CO_(2)渗透通量为837.2 GPU(1 GPU=3.35×10^(-4)μmol/(m^(2)·s·MPa))时,CO_(2)/N_(2)选择性为49.1。此外,CA功能化改性赋予填料的高水稳定性,使得本文制备的MMMs具备了应用于实际工业气体分离的潜力。

金属-有机骨架离子凝胶膜的制备及其在C_(3)H_(6)/C_(3)H_(8)分离中的应用

通过调节反应时间合成出3种不同颗粒大小金属-有机骨架(ZIF-8),并将其与离子液体1-丙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(PmimTf_(2)N)和聚醚共聚酰胺(Pebax 1657)混合制得ZIF-8/IL/Pebax离子凝胶膜,用于对丙烯/丙烷混气体系的分离.通过ZIF-8颗粒与离子液体在Pebax膜中的协同作用,实现了金属-有机骨架(MOF)填料在聚合物基质中高达70%的质量掺杂量,C_(3)H_(6)/C_(3)H_(8)体系的气体分离性能也得到明显提升.研究表明,ZIF-8/IL/Pebax离子凝胶膜相比于Pebax纯膜,C_(3)H_(6)渗透通量提高了385%,达到了227.1 Barrer;同时,C_(3)H_(6)/C_(3)H_(8)的选择性也从3.04提高到了25.11.此外,在不同温度和压力条件下(10~40℃,0.15~0.3 MPa),ZIF-8/IL/Pebax离子凝胶膜均表现出优异的气体分离性能,并表现出了良好的应用前景.

功能化锌金属有机骨架对刚果红染料的吸附

为了提高染料废水中刚果红的吸附量和脱色率,从而减少其对环境的污染,以锌金属有机骨架(MOF-5)和功能化锌金属有机骨架(EDA/MOF-5)作为吸附材料,探讨其对刚果红的吸附性能;研究染料浓度、温度、pH值、吸附时间和离子强度对吸附性能的影响,用Langmuir和Freundlich模型对其吸附行为进行描述,并对其吸附动力学进行了探究.结果表明:EDA/MOF-5较于MOF-5对刚果红的吸附量和脱色率分别提升了13.19 mg/g和14%;金属有机骨架MOF-5在弱碱性的条件下更容易吸附水中的刚果红染料,EDA/MOF-5受pH值的影响较小;在试验范围内,随着刚果红初始浓度和温度的升高,EDA/MOF-5对刚果红的吸附量也随之增大,当刚果红浓度为80 mg/L时,EDA/MOF-5对其吸附量和脱色率分别达到78.36 mg/g和98%;由于其他离子的加入,其与染料分子相互竞争吸附位点,对于刚果红的吸附有一定的抑制作用;研究表明Freundlich模型更适合描述该吸附过程;该吸附过程更符合拟二级动力学方程.

磺酸功能化金属-有机骨架吸附脱氮性能

以硝基甲烷为溶剂,采用三氟甲磺酸酐(Tf2O)和浓硫酸对金属有机骨架材料MIL-101(Cr){Cr3F(H2O)2O[(O2C)-C6H4-(CO2)]3nH2O(n^25)}进行磺酸功能化修饰,使其孔壁配体上形成磺酸基团.通过改变MIL-101(Cr)、Tf2O和浓硫酸的摩尔配比,得到含有不同磺酸基团数量的S-MIL-101(Cr),对磺化后的材料进行了X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、氮气物理吸附、酸碱电位滴定以及热重分析(TGA)表征.结果表明,磺酸功能化后MIL-101(Cr)的孔道结构仍然保持,比表面积和孔径有所下降,表面磺酸基团的数量根据磺化程度的不同从0.21到0.42 mmol g-1不等.将磺酸功能化后的MIL-101(Cr)用于液体燃料的吸附脱氮,发现磺酸功能化能够增强MIL-101(Cr)与含氮化合物的相互作用,有利于其对碱性氮化物的吸附脱除.相对于未经磺化的样品,按照摩尔配比n(MIL-101(Cr)):n(H2SO4):n(Tf2O)=1:3:4.5反应得到的磺酸功能化MIL-101(Cr)对喹啉和吲哚的吸附量提高较大,其对喹啉和吲哚的Langmuir最大吸附量分别提高了12.2%和6.3%.通过乙醇洗涤,吸附剂可再生,经过三次再生之后的吸附剂对模拟燃料中含氮化合物的吸附量没有明显的降低.

Zn(Ⅱ)金属有机骨架作为基质金属蛋白酶模拟物催化水解微囊藻毒素-LR

以3-氨基-1,2,4-三氮唑-5-羧酸(Hatz)和1,3,5-苯三甲酸(H3btc)为配体,制备了模拟基质金属蛋白酶(MMPs)结构的纳米片状Zn(Ⅱ)金属有机骨架Zn-MOF-1-NS。Zn-MOF-1-NS能成功实现对微囊藻毒素(MC-LR)肽键的水解。在常温条件下,7.5 h内Zn-MOF-1-NS催化水解了82.6%的MC-LR(k=0.23 h^(-1)),远高于目前报道的具有最高水解效率的菱铁矿(k=0.04 h^(-1))。研究发现,在该体系中即使添加10倍剂量的腐殖酸,也不会显著阻碍MC-LR的水解,证明Zn-MOF-1-NS对MC-LR的水解具有显著的选择性。通过原位衰减全反射傅里叶变换红外光谱(in-situ ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)分析、理论计算以及与非羧基对应物的比较,发现Zn-MOF-1-NS表面Zn(Ⅱ)位点和羧基共同参与了MC-LR肽键的水解。

功能化金属有机骨架材料去除饮用水污染物的研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料是一类以过渡金属为中心、含杂原子的有机物为配体、通过配位作用形成的周期性网络多孔晶体材料。与其他的多孔材料相比,MOFs配体种类繁多,比表面积极大,孔径大小可调控且具有特殊(饱和或不饱和)的金属位点,在气体存储、催化、吸附与分离等领域有广阔的应用前景。近年来,功能化MOFs对污染物的富集和去除成为学者关注的热点。这是由于通过对MOFs进行功能化修饰,能够改变MOFs的孔径大小、表面带电性质等物化性质,从而实现对目标物更高效的吸附。该文综述了近年来功能化MOFs对饮用水污染物吸附的研究进展,包括饮用水污染物的类型及危害、功能化MOFs的制备方法以及去除饮用水污染物的应用,并对今后的发展前景进行了展望。

巯基功能化金属-有机骨架Ni-BDP-SH对汞离子吸附性能研究

利用后修饰法合成了巯基功能化金属-有机骨架Ni-BDP-SH,并对其重金属离子吸附性能开展研究。由试验结果可知,Ni-BDP-SH对Hg(Ⅱ)具有良好的吸附效果和选择吸附性能,最大吸附量可达301.92mg/g,能在短时间内达到吸附平衡,并且Ni-BDP-SH在弱酸性和中性溶液中对Hg(Ⅱ)的吸附效果更好。

金属有机骨架材料/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能

合成了3种不同结构、粒径和气体吸附性能的金属有机骨架材料(MOFs):微米级Cu3(BTC)2、亚微米级ZIF-8和S-Cu3(BTC)2.氮气吸附等温线分析结果表明,ZIF-8和Cu3(BTC)2具有较大比表面积(1653和1439 m2/g),S-Cu3(BTC)2的比表面积为171.4 m2/g.用共混法将MOFs直接引入聚酰亚胺中制备了MOFs/聚酰亚胺混合基质膜(MMMs).X射线衍射(XRD)和全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析结果表明,MOFs在混合基质膜中保持物理和化学稳定.气体渗透测试结果表明,MOFs的加入使膜的气体渗透分离性能明显提高,S-Cu3(BTC)2使渗透系数增加了1.75倍;ZIF-8和Cu3(BTC)2使渗透系数增加了3倍左右;同时,膜的气体分离系数变化很小.

金属有机框架/聚酰亚胺混合基质膜的研究进展

聚酰亚胺是一种具有高热稳定性和良好成膜性的高分子材料,但聚酰亚胺膜在气体分离方面的应用效果较差。金属有机框架材料在气体分离中有较好的应用前景。用两者制备的混合基质膜,可以综合其各自的优点,提高对气体的选择渗透性。本文综述了采用金属有机框架材料、金属有机框架材料改性以及添加其他聚合物基底制备混合基质膜,对气体分离效果的影响,并对这种混合基质膜在气体分离领域的使用效果进行了分析,对这种混合基质膜面临的挑战进行了讨论与展望。

功能化金属有机骨架材料在放射性离子检测中的应用

随着化石能源的短缺和环境污染的日益加剧,核能由于具有高能量密度和低污染排放的特点而受到青睐。然而,产生的放射性核废料仍会对人类健康和环境产生严重危害,因此对其安全有效的处置仍是这一领域的重要问题。金属-有机骨架(MOFs)是一种新型多功能分子基材料,由金属离子或者金属簇与多齿有机配体通过配位键连接自组装而成的具有周期性的网格结构。MOFs材料具有许多优于传统多孔材料的特性,使得MOFs材料在对放射性离子的吸附与检测中展现出了广阔的应用前景。本文综述了近年来关于MOFs材料功能化修饰的策略,以及基于MOFs对放射性离子的吸附和传感的研究进展,并对其今后的发展前景进行了总结和展望。

基于金属有机骨架衍生多孔碳材料用于同时检测对乙酰氨基酚和盐酸多巴胺

以金属有机骨架(MOFs)作为模板,在氮气氛下对其进行热处理,合成了一种金属有机骨架衍生多孔碳材料(MOFs Pyrolysis Porous Carbon,MPPC)。通过扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱及N2吸附-脱附测试,对其形貌和结构进行了表征。采用滴涂法将MPPC修饰在玻碳电极(GCE)表面,制备了金属有机骨架衍生多孔碳电化学传感器(MPPC/GCE)。运用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)、交流阻抗法(EIS)研究了对乙酰氨基酚(AC)和盐酸多巴胺(DA)在该修饰电极上的电化学行为。结果表明,该电极能同时检测AC和DA,在优化条件下,AC和DA的线性检测范围分别为0.5~3.5μmol/L和11~19μmol/L,检测限分别为0.004μmol/L和0.039μmol/L。该方法电流响应大、灵敏度高、检测限低,在药品检测方面具有潜在的应用价值。