荧光金属有机骨架材料在离子检测中的应用

荧光金属有机骨架(MOFs)作为有机无机杂化材料,结合了有机发光材料和金属发光材料的优势,具有极大的比表面积、可调控的孔道结构,良好的稳定性,优异的发光特性,功能化的反应位点等特征,在荧光传感领域具有广泛的应用,特别是在离子识别方面。本文主要综述了近几年来荧光金属有机骨架材料在金属阳离子和阴离子检测领域的研究进展及识别机理,并对荧光MOFs作为化学传感器的应用前景进行了展望。

基于锆基荧光金属-有机骨架材料的水体全氟辛烷磺酸的快速筛查

本文以锆基荧光金属-有机骨架材料UiO-66-NH_(2)为传感器,建立了水体全氟辛烷磺酸(PFOS)的快速荧光筛查方法.利用扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和荧光光谱等手段对UiO-66-NH_(2)的结构和光学性质进行了分析,并且考察了UiO-66-NH_(2)传感器对PFOS的传感灵敏度、速度和稳定性,及其在实际水体中的可应用性.研究结果显示,UiO-66-NH_(2)与其配体(2-氨基对苯二甲酸/BDC-NH_(2))具有相似的荧光性质,均可在光激发下产生稳定的蓝色荧光,但发光强度明显弱于BDCNH_(2).这是因为UiO-66-NH_(2)中锆与BDC-NH_(2)间的配体-金属电荷转移(LMCT)抑制了BDC-NH_(2)的荧光发光.而PFOS可与UiO-66-NH_(2)锆金属节点发生作用,影响锆与BDC-NH_(2)间的LMCT过程,进而恢复BDC-NH_(2)的荧光,产生荧光“开启”响应.在0.1-4.0 mg·L^(−1)浓度范围内,PFOS浓度与UiO-66-NH_(2)的荧光增强程度呈现良好线性正相关(R^(2)=0.993).UiO-66-NH_(2)对PFOS的检出限为3.46μg·L^(−1)(即0.0069μmol·L^(−1)),低于文献中报道的多数PFOS荧光传感器.UiO-66-NH_(2)还具有较快的PFOS响应速度,在与PFOS作用400 s之内即可达到荧光响应平衡.此外,UiO-66-NH_(2)对PFOS的传感过程基本不受水体常见阴、阳离子的影响,具有良好的可重复利用性,在实际水体筛查中也显示了高加标回收率(95.0%-106.5%),表明基于UiO-66-NH_(2)的荧光法在水体PFOS的快速筛查中具有良好的应用潜能.

磁性金属有机骨架材料FeMPC的制备及其吸附性能研究

首先采用水热合成法制备金属有机骨架材料MIL-101(Fe),然后通过煅烧MIL-101(Fe)制备磁性金属有机骨架材料FeMPC,并用于吸附染料废水中的亚甲基蓝。使用扫描电镜、透射电镜、红外光谱等对制备的材料进行表征,考察FeMPC用量、振荡时间、pH等因素对吸附性能的影响。实验结果表明:当FeMPC用量为25 mg、振荡时间为70 min、溶液pH为8时,FeMPC对亚甲基蓝的吸附效果较好,吸附量为15.24 mg/g,吸附率为84.69%,材料重复使用次数不超过5次时能保持一定的吸附效果;FeMPC对亚甲基蓝的等温吸附符合Langmuir模型,吸附过程符合准二级动力学模型,属于化学吸附。

功能性三价铕离子的金属有机骨架选择性荧光识别芘

成功设计并通过水热法合成了一种具有功能性三维结构的镧系金属有机骨架Eu-4L,其配体为二苯胺四羧酸衍生物(H4L)。Eu-4L的骨架中含有3D空腔,且其比表面积较高。Eu-4L不仅热稳定性较高,且在pH为3~11的范围内稳定性良好。Eu-4L可以作为荧光探针选择性识别稠环芳烃芘,其检测限为5μmol·L^(-1),具有较高的灵敏度,且具备可循环重复利用的特性。Eu-4L荧光识别芘的作用机理为稳态荧光识别机理。此外,对Eu-4L的荧光识别选择性、竞争能力也进行了详细地讨论。

金属有机骨架(MOFs)衍生材料及其在催化领域的研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料是一类具有大比表面积和可调孔结构的新型多孔材料,近年来在催化制备精细化学品领域受到广泛关注。在实际催化过程中,MOFs较差的稳定性制约了其在许多反应中的应用。以MOFs为前驱体制备的MOFs衍生材料能够保留MOFs材料结构上的优势,同时解决其稳定性差的问题,极大拓展MOFs材料在催化反应中的应用。综述MOFs衍生材料在催化领域特别是在加氢和氧化制备精细化学品中的研究进展,并对MOF衍生材料面临的问题及其在催化领域的应用前景进行了展望。

储氢金属有机骨架材料分子模拟研究进展

分析了储氢金属有机骨架(MOFs)材料的储氢影响因素、储氢性能指标与评价方法,综述了相关模拟算法构筑与理论计算,阐述了分子模拟方法对储氢MOFs材料方面的研究思路与进展,确立今后的研究发展方向的机遇与挑战,为促进储氢MOFs材料研究和商业应用提供理论依据。

高灵敏、多响应的镧系金属有机骨架的设计、合成和荧光传感性能

基于5-(3,4-二羧基苯氧基)间苯二甲酸(H_(4)dppa)配体,通过水热法设计并合成了2种镧系金属有机骨架(Ln-MOFs):{(dima)[Dy(dppa)(H_(2)O)_(2)]·2.5H_(2)O}n(Dy-MOF)和{(dima)[Eu(dppa)(H_(2)O)_(2)]·1.5H_(2)O}n(Eu-MOF)(dima=二甲胺阳离子)。并用元素分析、红外光谱、单晶X射线衍射等对其进行了结构表征。2种Ln-MOFs为异质同构的二维网状结构,相邻的二维网络通过氢键作用进一步形成三维超分子网络结构。荧光分析表明Dy-MOF和Eu-MOF在室温下具有优良的荧光性能,而且Dy-MOF还具有优异的荧光传感性能,可高效、高灵敏检测多种水中污染物:苯胺(ANI)、硝基苯(NB)、四环素(TC)、嘧霉胺(PTH)以及色氨酸(Trp)。此外还探究了Dy-MOF检测污染物时的荧光淬灭机理。

金属有机骨架薄膜材料的三阶非线性光学性能研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料因其可设计的结构以及灵活可控的配位模式,在三阶非线性光学(NLO)领域引起了广泛的关注。与液体分散状态相比,MOFs在固体状态下的三阶NLO性能更为重要,这不仅可以深入了解MOFs本身所固有的光学性能,还有助于实现MOFs在光学器件中的实际应用。然而,由于散射的存在和透光率的限制,单独的MOFs材料难以直接实现固体状态下的三阶NLO性能研究,将MOFs制备成具有较好光学透过性的薄膜是研究其NLO性能最为可行的一种策略。MOFs薄膜不仅很好地继承了MOFs所固有的三阶NLO性能,而且还结合了薄膜的高透光率以及灵活的机械性能。基于此,本文分析总结了MOFs薄膜的制备方法及其NLO性能研究方面的相关工作,并根据目前MOFs薄膜在三阶NLO性能方面的研究现状对其未来发展予以了展望。

新型锰基金属有机骨架材料的合成及其光催化降解四环素的性能

针对环境的自净作用很难消除废水中的四环素从而实现水质净化的问题,开发设计一种新型污水处理剂.以4,4′,4″,4′′′-(喹喔啉-2,3,6,7-四基)四苯甲酸为有机配体,Mn(Ⅱ)为金属中心离子合成一种新型金属有机骨架(MOFs)材料[Mn_(2)(TCPQ)(H_(2)O)_(8)]·xsolvent.利用粉末X射线衍射、X射线单晶衍射、Fourier变换红外光谱及热重对该材料的结构和稳定性进行研究,并分析其光催化性能.实验结果表明,在可见光照射30 min时,所制备MOFs材料对四环素的降解率可达97.5%,该化合物可作为一种优异的降解四环素材料.

金属有机骨架衍生碳基材料用于吸附-降解有机污染物的研究进展

随着人类社会发展,抗生素、内分泌干扰物以及染料等持久性有机化合物的频繁使用引发的水环境污染将对人体健康和生态环境造成不可逆的危害。因此,寻找绿色、高效和低成本的污染物处理技术刻不容缓。金属有机骨架(MOFs)衍生碳材料具有结构可控性强、比表面积大、化学稳定性高、表面可功能化等特点,在吸附-降解去除持久性有机污染物领域有着广泛应用。综述了MOFs衍生碳材料的制备过程、性质特点、阐述了其吸附-降解有机污染物的应用。最后探讨了MOFs衍生碳材料在水环境吸附-降解有机污染物应用中面临的挑战,并对其在吸附-降解有机污染物领域的未来研究和应用进行了展望。

β-环糊精金属有机骨架材料HPLC手性柱拆分噁唑禾草灵

合成了以β-环糊精和间羧基苯磺酰氯为有机配体、钾离子为配位离子的金属有机骨架材料(MOF)键合在高效液相色谱硅珠上,构建了高效液相色谱(HPLC)手性固定相(β-CD-MOF-P20@SiO_(2))新型材料,以此作为HPLC固定相,在反相色谱模式下,以乙酸铵-三乙胺/乙酸缓冲液和乙腈为流动相,优化流动相配比、缓冲液pH值、浓度和流速等色谱条件,获得了噁唑禾草灵两对映体最佳分离度,可达9.89。两对映体色谱峰响应信号与消旋体浓度在6.20×10^(-6)~2.99×10^(-4) mol/L范围内的线性相关性好(r=0.996 2~0.999 9),该MOF材料为噁唑禾草灵单一对映体定性、定量及制备提供了新方法。

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)。

基于金属有机骨架多孔碳材料的分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定水中4种酚类内分泌干扰物

酚类内分泌干扰物是一种干扰内分泌系统的外源性物质,其进入生物体后会干扰细胞的正常功能,引起生殖发育毒性,因此亟需开发一种快速、灵敏的分析方法,用于环境水体中酚类内分泌干扰物的检测。本研究采用溶剂热法合成了一种由金属有机骨架衍生的多孔碳材料(UiO-66-C),并将其作为萃取吸附剂来富集水中的4种酚类内分泌干扰物(双酚A、4-叔辛基苯酚、4-壬基酚、壬基酚)。建立了一种分散固相萃取(DSPE)结合超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)测定水中酚类内分泌干扰物的分析方法。通过扫描电子显微镜、X射线衍射及傅里叶变换红外光谱等测试方法对UiO-66-C进行表征,证明了该材料的成功制备。对DSPE条件进行优化,包括UiO-66-C用量、水样pH、吸附时间、洗脱液种类及体积、洗脱时间和离子强度。在最佳实验条件下,4种酚类内分泌干扰物在0.5~100μg/L范围内线性关系良好,方法检出限和定量限分别为0.01~0.13μg/L和0.03~0.42μg/L,日内和日间精密度分别为1.5%~10.6%和6.1%~13.2%。将该方法应用于自来水和地表水的检测,4种酚类内分泌干扰物的加标回收率为77.1%~116.6%;在自来水样品中未检测到4种酚类内分泌干扰物,而在地表水中检测到微量的4-壬基酚和壬基酚,检出水平分别为1.38μg/L和0.26μg/L。该方法具有良好的准确度和精密度,为环境水体中酚类内分泌干扰物的检测提供了一种快速、高效、灵敏的新途径。

一种镉基金属有机骨架材料对丙酮和Fe^(3+)的荧光检测

以1,3,5-三(4-羧基苯基)苯(H_(3)BTB)为配体,通过溶剂热法得到一种三维四重穿插结构的镉基金属有机骨架材料:(Me_(2)NH_(2))[Cd(BTB)(DMF)]·DMF·H_(2)O(Cd-MOF)。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、红外分析、元素分析和热重分析表征了其组成和结构。荧光研究结果表明:Cd-MOF在含有丙酮或Fe^(3+)离子的溶液中均表现出荧光猝灭现象,其检测限(体积分数和浓度)分别为0.6%和0.89μmol·L^(-1),线性检测范围分别为2.0%~2.8%和0~0.05 mmol·L^(-1)。时间响应实验和可循环利用实验显示Cd-MOF可长时间、稳定且高效地检测丙酮和Fe^(3+)离子。

铁基金属有机骨架材料去除刚果红的实验设计

设计一个包含铁基金属有机骨架材料的合成、表征及吸附性能研究的完整综合型化学实验。以Fe(NO3)3·9H2O和均苯三甲酸(H3BTC)为原料,合成一种铁基金属有机骨架材料Fe-BTC。采用X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计分别对Fe-BTC的物相及其对刚果红的吸附效果进行测试。系统研究了接触时间、刚果红初始浓度对Fe-BTC去除刚果红效果的影响。运用等温吸附模型和吸附动力学模型对Fe-BTC对刚果红的吸附行为展开分析。此实验难度适中,且综合性较强,有利于提升学生的实验综合能力与创新能力,激发学生的学习兴趣,培养学生的化学专业素养和环保意识。

MXene/导电金属有机骨架(c-MOF)复合材料的制备及其超级电容器性能研究

为制备电化学性能优异的超级电容器电极材料,采用在MXenes (Ti2CTx)表面原位自组装导电金属有机骨架化合物(c-MOFs)的方法制备Ti2CTx/c-MOF复合材料。考察了Ti2CTx含量对复合材料形貌结构及电化学性能的影响。通过调节Ti2CTx分散液的浓度,来控制Ti2CTx基底的量,从而控制c-MOF在Ti2CTx表面上的生长高度,最终探究出Ti2CTx/c-MOF复合材料的最佳形貌结构。研究表明0.25-Ti2CTx/c-MOF复合材料电极,在0.5 A·g−1电流密度下具有171 F·g−1的质量比电容,约为相同条件下Ti2CTx的2.5倍,c-MOF的1.3倍,展现出优良的储能性能。同时,由该复合材料构建的对称超级电容器,在3 A·g−1的大电流密度下循环充/放电5000次后,比电容保持率为62%,具有良好的稳定性。以上研究为制备新型Ti2CTx/MOF复合材料提供了科学指导和理论依据。

基于合成后修饰策略构建高灵敏度和选择性金属有机骨架基荧光静默系统用于抗坏血酸的检测

成功制备了一种在水溶液中表现出优异荧光性能和稳定结构的三维荧光金属有机骨架[Cd(L)(H_(2)O)_(0.5)]·DMF·2.5H_(2)O(1),其中H_(2)L=3-(四唑-5-基)三唑。1在识别Cr(Ⅵ)离子过程中表现出明显的荧光猝灭现象,并形成“开-关”荧光静默体系(Cr_(2)O_(7)^(2-)@1),该体系可以快速检测水溶液中的Cr(Ⅵ)离子,这是Cr(Ⅵ)的紫外吸收光谱和1的激发光谱重叠而导致的福斯特共振能量转移(FRET)。此外,通过消除FRET的作用,Cr_(2)O_(7)^(2-)@1的荧光强度可以恢复或超越原始值,从而实现对水体系中抗坏血酸(AA)的高选择性和灵敏度的荧光检测。同时,Cr_(2)O_(7)^(2-)@1体系可以成功检测维生素C片中的AA,回收率为98.20%~103.33%,相对标准偏差(RSD)为1.78%~3.42%。基于此,构建了以AA和铬(Ⅵ)为化学输入的荧光“IMPLICATION”分子逻辑门。

铽-金属有机骨架对色氨酸的荧光识别与检测

采用水热法制备了铽-金属有机骨架(Tb-MOF),并用于常见氨基酸的识别和检测。探究了pH、有机溶剂、干扰氨基酸对Tb-MOF荧光强度的影响。结果表明,该固态Tb-MOF作为荧光传感器可在水溶液中稳定存在,具有优良的pH稳定性、溶剂稳定性和发光稳定性。荧光传感测试结果表明,在所研究的13种常见氨基酸中,色氨酸能使Tb-MOF的荧光信号发生荧光猝灭且猝灭效果最佳,猝灭百分数达79.0%,比荧光猝灭效果次之的甲硫氨酸(猝灭百分数为48.0%)高出30%以上。色氨酸的荧光猝灭系数K_(sv)=4.73×103 M^(-1)。Tb-MOF对色氨酸的检出限为0.1008μmoL/L,可抵御多种氨基酸的干扰。Tb-MOF可以通过肉眼实现色氨酸的有效识别,且对色氨酸的检测具有低的检测限和良好的抗干扰能力。

金属有机骨架材料在光催化固氮领域的应用进展

光催化固氮在常温常压下利用N_(2)和H_(2)O直接反应生成氨,是极具前景的人工固氮方式之一。近几年金属有机骨架(MOFs)在光催化固氮领域受到越来越多的关注。综述了各种类MOFs材料在光催化固氮方面的研究进展,分析了MOFs材料在光催化固氮应用方面的优势,并对MOFs基光催化固氮催化剂的发展趋势进行展望。

锌金属有机骨架材料在食品Fe^(3+)检测中的应用

以2,2',5,5'-偶氮苯四羧酸(ABTC)、1,2,4-三氮唑(Tz)和硝酸锌为原料合成的一种锌金属有机骨架材料([(CH_(3))_(2)NH_(2)][Zn_(2)(ABTC)(Tz)]·3DMF)作为研究对象,用荧光光谱法对该材料的荧光特性进行探究。测试结果显示,相较于其他离子而言,Fe^(3+)离子的样品溶液发光强度猝灭效果最为明显,并且Zn-MOF材料对Fe^(3+)离子有良好的猝灭效果和选择性。利用Zn-MOF材料的这一特性,在实验中以Zn-MOF材料作为荧光探针来测定食品(紫菜、猪肝粉、奶粉、核桃和牛肉)中Fe^(3+)的含量。