贵金属/金属-有机骨架复合材料的合成及在光催化中的应用

光催化技术直接利用太阳能作为光源驱动反应,是一种理想的清洁能源生产技术和环境污染治理技术。利用贵金属和金属-有机骨架进行组装得到的复合材料作为光催化剂,光生电子能够快速地在复合材料内部的迁移,可以实现高效的光生电荷分离效率,提高其光催化性能。本文主要介绍贵金属/金属有机-骨架复合材料的合成及在光催化中的应用。

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。

锆基金属有机骨架复合材料用于海水中短裸甲藻毒素的固相萃取

短裸甲藻毒素(BTX-A)是由有害藻类短裸甲藻产生的次生代谢物,检测海水中的藻毒素可以预测赤潮的发生和增长。将BTX-A含量监测作为赤潮预警的因子之一可以有效提高赤潮预警的准确性,开发一种高效富集海水中BTX-A的样品前处理方法迫在眉睫。研究通过溶剂热法制备了具有较大比表面积(3109 m2/g)、对BTX-A有较强吸附作用的微米级Zr-MOFs复合材料(SiO_(2)@UiO-66),并将其作为固相萃取(SPE)填料,结合高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)技术,建立了一种检出限低(30 pg/mL)、线性范围宽(100~2000 pg/mL)、重复性良好(RSD≤85%,n=6)的海水中BTX-A的高灵敏检测方法。所建立的分析方法成功用于实际海水样品中BTX-A含量的分析和监测,结合福建省海洋与渔业局所发布的赤潮监测预警信息,可作为赤潮预警因子有效提高赤潮的监测和预警。

金属有机骨架复合材料的合成及应用研究

为了提高金属有机骨架复合材料的吸附性,针对金属有机骨架复合材料的合成及应用展开研究。文章描述了金属有机骨架孔隙中负载离子液体,还分析了离子液体/金属有机骨架复合材料在吸附与萃取中、大气环境介质中以及水环境中的应用,通过相关研究可知,采用离子热合成法与后合成法制备离子液体/金属有机骨架复合材料,能够充分发挥离子液体与金属有机骨架比表面积大、孔径均匀、孔结构可调的优势,可为相关研究提供参考。

金属有机骨架及其衍生材料在电解水和锌-空气电池中的应用

电解水和锌-空气电池(ZABs)技术为解决能源危机、实现碳中和目标开辟了一条新的途径。然而,这些技术的实际应用在很大程度上受到析氢反应(HER)、析氧反应(OER)以及氧还原反应(ORR)缓慢动力学的限制。因此,迫切需要开发高效、稳定的电催化剂有效降低反应过电位,加快电催化反应进程。金属有机骨架(MOFs)由于其灵活可调的组成和精确可控的结构,已成为催化领域研究最广泛的材料之一。本文聚焦于MOFs基电催化剂的制备策略和结构特性,主要介绍它们在电解水和ZABs方面近期的研究进展,并对该领域存在的问题和发展趋势进行了总结和展望。

用于高性能超级电容器的金属有机骨架衍生Co(OH)_(2)/C-N@GP纳米复合材料

本文报道一种制备β-Co(OH)_(2)/氮掺杂碳石墨烯纳米复合材料(Co(OH)_(2)/C-N@GP)的方法。首先,我们通过在含羧基的聚苯乙烯(PS)乙醇分散体中使Co(NO_(3))2·6H_(2)O与2-甲基咪唑反应,合成了ZIF-67/聚苯乙烯的复合材料。然后将ZIF-67/聚苯乙烯复合材料高温碳化,同时与硫代乙酰胺和石墨烯反应生成Co(SO_(4))_(2)/C-N@GP。最后,Co(SO_(4))_(2)/C-N@GP在KOH水溶液中浸泡以获得Co(OH)_(2)/C-N@GP纳米复合材料。所制备的Co(OH)_(2)/C-N@GP的扫描电镜图显示尺寸为10~20 nm的Co(OH)_(2)很好地分散在石墨烯上。电化学分析表明Co(OH)_(2)/C-N作为超级电容器的电极材料表现出典型的法拉第电荷转移行为,并且当石墨烯存在时,其比电容可显著增强。在2 mol·L^(-1)KOH中,Co(OH)_(2)/C-N@GP在2 A·g^(-1)下表现出985.4 F·g^(-1)的高比电容,1000次循环后的比电容保持率为76.6%。

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。

基于熔体静电纺丝技术制备一种金属-有机骨架复合材料的方法

高性能金属-有机骨架(MOFs)复合材料是目前研究热点。文中首次采用熔体静电纺丝法制备了低密度聚乙烯(LDPE)纤维作为沉积MOFs晶体的衬底,并采用溶剂热合成法原位制备了负载锆基金属-有机骨架材料(UiO-66)的LDPE纤维复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)和热重分析(TG),对UiO-66@PE纤维复合材料的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,UiO-66@PE复合纤维材料最佳制备温度是100℃,它是由UiO-66包裹的纤维态复合材料,且晶体较均匀负载于LDPE纤维表面,UiO-66晶体直径为190~900 nm;FT-IR分析表明UiO-66晶体与LDPE纤维之间没有化学作用;TG分析结果表明,相比基材LDPE,UiO-66@PE复合材料的热分解温度有所提高,能够达到425℃。

Co金属有机骨架模板制备NiCo水滑石/泡沫镍复合材料及电容性能

通过两步法先在泡沫镍(nickel foam,NF)上原位生长Co金属有机骨架(Co metal-organic framework,Co-MOF)纳米片阵列,再浸入不同浓度Ni^(2+)离子溶液刻蚀Co-MOF纳米片,在NF表面得到NiCo水滑石(NiCo layered double hydroxide,NiCo-LDH)。NiCo-LDH/NF继承了Co-MOF纳米片结构形成一级纳米片阵列,并在一级纳米片表面形成次级纳米片褶皱。在2 mmol Ni(NO_(3))2·6H_(2)O溶液中刻蚀得到的NiCo-LDH/NF表现出高容量、高倍率性能,在电流密度为5 mA·cm^(-2)时比电容为7 764.5 mF·cm^(-2),电流密度为20 mA·cm^(-2)时比电容为6 098.2 mF·cm^(-2),容量保持率为78.5%,在20 A·g^(-1)电流密度下经过5 000次长循环后,容量保持率为85.9%。与活性炭组装的混合电容器达到38.9 Wh·kg^(-1)的最大能量密度和8 000.0 W·kg^(-1)的最大功率密度。

γ-环糊精-金属有机骨架负载黄芪甲苷的制备及其性质研究

目的 以γ-环糊精-金属有机骨架(CD-MOF)为载体制备载黄芪甲苷(AST)的AST@CD-MOF并研究其对AST溶解度、溶出速率、稳定性及A549细胞凋亡的影响。方法 以溶剂孵育法将AST负载于CD-MOF中,采用环境扫描电子显微镜、氮气吸附脱附等手段表征AST@CD-MOF的形貌和吸附特性,同时对AST@CD-MOF的溶解度、溶出速率、稳定性及诱导A549细胞凋亡能力进行考察,并与环糊精包合物(AST@γ-CD)和原料药进行对比。结果 制备得到的AST@CD-MOF形貌呈均一的立方晶体,粒径约为140 nm,优化后的AST@CD-MOF载药量为(32.29±2.57)%,且具有良好的稳定性;AST@CD-MOF中AST的溶出速率和累计溶出百分率均得到显著提升,在6 h内的累计释放率达到80%以上;AST@CD-MOF诱导细胞的总凋亡比率可达68.18%,显著高于游离AST和AST@γ-CD。结论 CD-MOF显著提高了AST的水溶性和溶出速率,增强了AST诱导A549细胞凋亡的能力。

基于2,5-二溴对苯二羧酸配体的镧系金属有机骨架的合成、结构及性质

采用溶剂热法,以2,5-二溴对苯二甲酸(H_(2)L)为配体,分别与六水合硝酸钕、六水合硝酸钆反应合成了_(2)种镧系金属有机骨架(MOFs):{[Nd_(2)(L)_(3)(DMF)_(2)(H_(2)O)_(2)]·_(2)DMF}n(1)和{[Gd_(2)(L)_(3)(DMF)_(2)(H_(2)O)_(2)]·2DMF}n(_(2))。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、红外光谱、元素分析、荧光光谱、热重分析等测试方法对其进行了结构表征与性质研究。结果表明,2个配合物均是以稀土离子为金属节点,与配体相互连接,形成无限延伸的三维网状结构。

手性金属有机骨架复合材料用于识别萘普生对映体

目的 将手性配体引入金属有机骨架材料中用来合成手性复合材料L-His-MIL-101(Cr)@SiO_(2)@dSiO_(2)。将制备的L-His-MIL-101(Cr)@SiO_(2)@dSiO_(2)作为吸附剂,采用紫外分光光度法对萘普生对映体进行手性识别与检测。方法 制备手性复合材料L-His-MIL-101(Cr)@SiO_(2)@dSiO_(2),通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和圆二色谱等对其进行表征;使用紫外分光光度法检测萘普生对映体,考察了影响材料吸附效果的因素,并检测了实际水样中的萘普生对映体。结果 L-His-MIL-101(Cr)@SiO_(2)@dSiO_(2)对萘普生对映体的去除率差异可达26.0%。结论 该方法制备的手性金属有机骨架材料可用于环境样品中萘普生对映体的识别。

金属-有机骨架在肿瘤化学动力学治疗中的应用

目前,肿瘤常用的治疗方法有化疗(CT)、放疗(RT)、手术切除等,但治疗效果相对有限且伴有严重的副作用,迫切需要开发新型的治疗方式。化学动力学疗法(CDT)是一种基于芬顿(类芬顿)反应的新型治疗方法,与其他治疗方式相比,CDT不需要借助光源或外界能量来引发,具有全身副作用更小等优势。CDT利用Fe^(2+)、Cu^(2+)或其他金属离子(Mn^(2+)、Zn^(2+)、Co^(2+))与肿瘤微环境(TME)中过量的过氧化氢(H_(2)O_(2))反应,形成高细胞毒性的羟基自由基(·OH)来杀死癌细胞。因此,CDT这一通过原位产生·OH的非侵入性肿瘤疗法已被广泛用于肿瘤治疗。金属有机骨架(MOFs)是一类由金属离子和有机配体配位自组装而成的多空晶体结构,因其高孔隙率、大比表面积、多金属催化位点和优异的生物相容性等特点在CDT治疗研究领域备受关注。本文介绍了不同MOFs在肿瘤CDT治疗中的作用及提高CDT治疗效果常用的物理和化学手段。此外,根据目前的研究进展,提出了CDT未来的发展和挑战,希望能够为CDT的研究提供新思路。

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。

金属-有机框架抗菌材料的研究进展

金属-有机框架(MOFs)具有结构可调、丰富的金属活性位点等特性,作为抗菌材料引起了学者们的广泛关注。介绍了MOFs的抗菌机理,总结了MOFs及其与金属纳米颗粒、抗生素、膜、纤维、凝胶复合抗菌材料的应用研究现状,指出了MOFs抗菌材料的研究方向。

木材/金属-有机框架复合材料研究进展

金属-有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或团簇与有机配体组成的晶体材料,因其具有结构和功能多样性而备受关注。然而,MOFs的粉末结晶状态极大限制了其实际应用。木材作为一种天然多孔材料,具有有序的孔道结构、优良的力学性能和丰富的活性基团,是固定粉末状MOFs的理想载体。将MOFs与多孔木材复合构筑木材/MOFs复合材料,可实现MOFs功能特性与木材结构特点的有效结合,为拓展MOFs的应用潜力提供新途径。本文系统总结木材/MOFs复合材料的构筑策略,重点介绍木材/MOFs复合材料在液/气相吸附、催化、电化学储能等领域的最新应用进展,分析当前木材/MOFs复合材料研究中存在的问题以及未来的研究重点。

金属有机骨架 MIL-101(Fe)的制备、表征及其对姜黄素的吸附实验

介绍一个以物理化学为主,融合了分析化学和无机化学等学科知识的综合化学实验-金属有机骨架MIL-101(Fe)的制备、表征及吸附性能考察。实验首先合成了具有高比表面积的MIL-101(Fe),然后通过傅里叶红外光谱仪、X射线粉末衍射仪、显微镜等多种技术表征材料的形貌和多孔结构;最后,通过紫外-可见分光光度计考察此材料对姜黄素的吸附性能,探究固-液吸附模式。

金属有机骨架衍生纳米复合材料的制备及在光催化领域的应用

太阳能是一种重要的可持续能源,具有优异光学性能的材料是太阳能驱动光催化高效应用的关键。金属有机框架(MOFs)是生成嵌入多孔碳基质的金属、氧化物、硫化物或磷化物等不同纳米复合材料的极好平台。这些MOFs衍生的纳米复合材料具有高结晶度、继承的形态,可控的尺寸和可调的结构特性。本文综述了不同的合成方法,包括自模板法和外部模板法。系统综述了其在光催化水裂解制氢、光降解有机污染物和光催化二氧化碳减排等方面的应用研究进展。

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。