多种金属有机框架材料的荧光淬灭-恢复性能研究

金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)作为一种新型多孔晶体材料受到广泛关注,旨在研究其作为生物传感原件中的荧光淬灭-恢复性能。ZIF-8、MIL-101(Fe)、MIL-101(Cr)、UIO-66、2D-pMOFs 5种MOFs材料分别采用溶剂热法进行化学合成,然后分别与荧光探针、互补DNA孵育研究其荧光强度变化,并测定反应液在485 nm激发波长下的荧光强度值。ZIF-8、MIL-101(Fe)、MIL-101(Cr)几乎无荧光淬灭-恢复活性,2D-pMOFs具有一定的荧光淬灭-恢复效率,UIO-66的荧光淬灭-恢复效率最强。UIO-66的荧光淬灭特性源于金属离子锆的光诱导电子转移效应;而荧光恢复能力来自其结构上的多孔性。UIO-66通过对DNA的吸附/解吸实现DNA探针的荧光淬灭/恢复,在生物传感领域显示出巨大的应用潜力。

金属有机框架材料(MOFs)的电子束辐射稳定性

本研究在不同气氛(空气、氮气)、分散液(水、甲醇、乙醇)以及不同剂量条件下对4种典型的金属有机框架材料(MOFs)(MIL-101(Cr)、ZIF-8、UiO-66和UiO-66-NH2)进行了电子束辐照处理。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射谱和扫描电子显微镜等方法对MOFs材料在辐照前后的化学组成、晶体结构和表面形貌进行表征。结果表明,上述4种MOFs材料在高于5000 kGy的剂量辐照后,其相应的红外特征峰、衍射峰和表面形貌特征均未产生显著变化,表现出了良好的辐射稳定性。这为MOFs材料在辐射环境下的进一步应用提供了研究基础。

含锌的金属有机框架(Zn-MOF)的制备与荧光性能研究

随着材料技术的发展,传统的无机或者有机发光材料,由于它们多样化的功能,已经广泛应用于人们的生活中.金属有机框架材料(MOFs)是由有机配体和金属离子通过配位键组成的新型多孔晶体材料.MOFs这种新型的有机/无机复合材料作为发光材料是非常有应用前景的.Zn^(2+)与对苯二甲酸反应得到的MOF(Zn-BDC)为非发光材料.为得到荧光材料,实验选择以Zn^(2+)为代表的电子组态为d10的过渡金属离子与两种有机羧酸配体:对苯二甲酸、对(4-苯基吡啶基)甲基苯甲酸合成具有荧光性质的Zn-MOF配合物.由于对(4-苯基吡啶基)甲基苯甲酸参与配位,Zn-MOF具有发光性能.该材料荧光光谱结果显示,在波长350 nm激发条件下,该材料在411 nm有1个很强的发射峰.用紫外灯(λ=365 nm)在常温常压下分别照射这两种MOFs材料,Zn-BDC无荧光,而合成的Zn-MOF配合物呈蓝色,其最有可能产生荧光的原因是配体内部的(π-π^(∗))作用引起的跃迁.该实验为有效探索新型MOFs荧光材料提出了合适的合成方向.

用于CO_2捕集的金属有机框架(MOFs)材料改性研究进展

CO_2作为全球变暖和气候变化的主要责任者,它的减排刻不容缓.多孔材料吸附被认为是目前最具潜力的CO_2捕集方法之一.在众多多孔吸附剂中,金属有机框架(MOFs)材料因高孔率、可调性等特点在气体捕集方面具有显著优势.本文综述了MOFs材料用于CO_2捕集的研究进展,阐述了为提高CO_2吸附容量与吸附选择性的MOFs材料的多种改性方法.简单介绍了MOFs材料的循环再生性以及在CO_2吸附过程中抗杂质气体的稳定性,并对MOFs材料作为吸附剂应用于实际气源的前景进行了展望.

金属有机框架(MOF)材料及其在新型缓控释肥料中的应用

缓控释肥料养分的释放因能更好地与作物需求相匹配而使得养分利用率高,是提升养分利用率的重要手段之一,而金属有机框架(metal organic frameworks,MOF)为新型缓控释肥料的研发提供了新的思路。MOF是一种基于分子设计的新型团簇功能多孔化合物,具有比表面积大、孔隙率高、构型多样及结构可调控等优点,在化学、材料、医学、生物传感等领域得到广泛应用,现在也开始应用于农业。本文根据MOF的组成结构、功能特点和合成方法,探讨了MOF应用于新型缓控释肥料的特点和进展,进而阐述了MOF类新型缓控释肥料未来的发展方向,可根据作物对养分的需求从分子层面定向设计引入特定营养元素,为缓控释肥料的研制提供新的技术支撑。

金属有机框架基磷酸盐系正极材料研究进展

磷酸盐系锂离子电池正极材料因导电性差和Li^(+)扩散系数低等原因,发展受到限制。金属有机骨架(MOF)具有比表面积大、活性位点丰富等优点。通过MOF前驱体来提升磷酸盐系正极材料电化学性能有很高的可行性。从用MOF或MOF衍生物通过制备、掺杂和表面改性等3种不同方法改性正极材料的角度,综述近年来MOF基磷酸盐系锂离子电池正极材料的研究进展,并对MOF应用于锂离子电池正极材料的发展方向进行展望。

金属有机框架(MOFs)材料在生物富集中的应用

与传统无机多孔材料相比,金属-有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料孔径可调,具有更高的孔隙率,更大的比表面积,多样化的结构及功能等特点,因而已经被广泛应用于传感器、催化剂、气体吸附与分离、药物载体及控释等领域中。本文主要综述MOFs材料在生物富集中的应用,根据不同的富集机理,分别对低丰度肽、磷酸化肽和糖肽进行富集研究进展。在预富集过程中,总结了已应用的MOFs材料的种类和所具有的功能及其展现出的富集性能。

金属-有机框架材料在生物传感领域的应用

近年来,随着纳米技术的发展,金属纳米材料在提高传感器性能方面发挥着重要作用。金属-有机框架材料作为一种新型的晶态多孔材料,与传统的配位聚合物相比,具有孔隙率高、低密度、比表面大、热稳定性强以及金属位点多等优点,已在气体吸附与分离、催化、荧光检测、药物传输等方面得到了广泛应用。总结了近几年来已报道的基于金属-有机框架材料构建的生物传感器,并介绍了它们在医学检验、环境检测、食品安全检测等领域的应用。

应变调控对PEMFC金属有机框架电极活性的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有结构简单、能源转化率高效、产物清洁等优点,但较高的贵金属催化剂成本以及耐用性等问题阻碍了其商业化应用。采用第一性原理计算方法,构建一种氧配位的金属有机框架(MOF)模型,分别研究x方向和y方向不同应变程度对铁基MOF中心原子氧还原催化活性的影响。沿宽度y轴方向压缩应变2%到拉伸应变4%的范围内,应变对Fe-O-MOF的催化活性有较大的调节作用。沿金属原子结构长度x轴方向在压缩应变2%到拉伸应变6%的范围内,应变对Fe-O-MOF的催化活性有较大的调节作用。

金属有机框架（MOFs）材料电催化还原CO2研究进展

电催化还原CO2转化为清洁能源或有用的化学品被认为是减排CO2的一种有效方式。金属有机框架(MOFs)材料由于分散的金属中心和可调的化学结构等特点而被广泛应用于电催化领域。综述了MOFs材料用于电催化还原CO2的研究进展,对比了近年来MOFs材料及其衍生物电催化CO2化学转化的效率及产物选择性,并对MOFs材料作为电催化材料的应用前景进行了展望。

锆基卟啉金属有机框架的合成和性质研究

卟啉广泛存在于自然界,因其优异的光物理和电化学性能而备受关注.然而,卟啉的不稳定性、自猝灭和水溶性差等固有缺陷限制了它在生物学领域的应用.近年来,在金属有机框架(MOFs)中引入卟啉分子或利用卟啉作为有机连接剂构建卟啉金属有机框架(PMOFs)成为研究焦点.PMOFs既可以克服卟啉的局限性,又兼具卟啉与MOFs各自的独特性.文章通过改变反应条件,合成了3种不同形貌特征的锆基卟啉金属有机框架PCN-224,这种材料不仅保持了卟啉在红光照射下产生单线态氧(^(1)O_(2))的特点,还可作为药物载体,为PMOFs的结构调控和生物学应用提供了新思路.

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在N_2饱和的0.5mol/L H_2SO_4溶液中对材料的电催化性能进行了检测。实验结果表明,GO的掺杂能显著提升金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化活性。其中GO含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462V,塔菲尔斜率为110mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性。

多糖/金属有机框架(MOFs)复合气凝胶的制备及应用进展

气凝胶材料是一类具有三维纳米结构的多孔材料,在航空航天、石油化工、环保工程、建筑工程、化学催化、医药卫生等领域表现出广泛的应用价值,自问世以来一直深受人们的关注。由纤维素、壳聚糖、海藻酸等多糖制备得到的气凝胶材料不仅能够保持传统气凝胶高孔隙率、大比表面积、低密度的特点,还具备了天然高分子可再生、可降解、生物兼容性好的优点,成为了当前的热门材料之一。金属有机框架(MOFs)是一类由金属节点以及有机配体通过配位作用组装形成的多孔框架材料,在吸附、催化、传感、载药等领域都表现出巨大的应用潜力。随着对材料应用功能、加工性能、循环使用性能等要求的提升,近年来人们对多糖/MOFs复合气凝胶材料的研究兴趣逐渐高涨。自2016年第一例纤维素纳米晶/MOFs复合气凝胶材料被报道以来,研究人员尝试了多种不同的多糖以及MOFs组合,制备了不同类型的多糖/MOFs复合气凝胶材料,并探索了它们在不同领域的应用。本文首先总结了多糖/MOFs复合气凝胶材料的三种常见制备策略:(1)将预先制备好的MOFs与多糖直接混合制备复合气凝胶;(2)在多糖分子表面原位生成MOFs之后再制备复合气凝胶;(3)在已制备好的多糖气凝胶中原位生成MOFs再制备复合气凝胶。通过相应的实例详细介绍了这些制备方法的特点,然后分别介绍了多糖/MOFs复合气凝胶材料在不同领域中的应用情况,最后针对当前该领域研究存在的不足以及面临的问题提出了解决方法并展望了未来可能的发展方向。

金属有机框架化合物(MOFs)在水、食品以及化妆品检测中的应用进展

样品前处理是整个分析检测过程的重要环节,开发高效、绿色化的前处理技术是目前的研究趋势。近年来,金属有机框架化合物(MOFs)凭借其优异的物理化学性质(高比表面积、均匀的孔腔、良好的热稳定性以及高孔隙率)作为固相萃取(SPE)吸附材料,在绿色化学检测(GAC)领域得到了广泛的应用。综述了近年来MOFs作为固相萃取吸附剂,检测水、食品以及化妆品中有害物质样品前处理研究进展,以期为这些领域相关的科研人员和检测人员提供新的思路。

缺陷型巯基功能化MOF的制备及其重金属离子吸附性能

水中的重金属离子对人体伤害巨大,特别是Pb(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)离子,因此需要去除Pb(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)离子。通过调节合成过程中浓盐酸的用量,合成了具有不同缺陷程度的巯基功能化锆基金属有机框架(zirconium-based metal-organic frameworks, Zr-MOF)材料,简称UiO-66-(SH)_2,并将其用于液相中Pb(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)离子的吸附去除。通过UiO-66-(SH)_2对Pb(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)离子的吸附实验,发现随着制备过程中盐酸用量的增大,MOF的缺陷程度升高,其对Pb(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)离子的吸附能力也有所增强。缺陷型UiO-66-(SH)_2对较低质量浓度的Pb(Ⅱ)(50 mg/L)和Hg(Ⅱ)(70 mg/L)离子的最大吸附量分别可达45和259 mg/g,且对这2种重金属离子具有较好的吸附选择性。经过3次循环吸附后,缺陷型UiO-66-(SH)_2对Pb(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)离子的吸附能力没有明显下降,表明该材料在水中重金属离子去除应用上具有一定的潜力。

金属有机框架材料光催化还原CO_2研究进展

综述了近年来金属有机框架(MOFs)材料用于光催化还原CO_2的研究进展。从反应产物的视角,分类比较了MOFs作催化剂还原CO_2的反应体系,对比其光催化产率,并对MOFs材料作为光催化剂的应用前景进行了展望。

作为药物载体金属有机框架的功能化材料研究进展

金属有机框架(MOFs)是一类新兴的材料,也称为配位聚合物,具有许多作为药物载体所需的特性,近年来已经成为药物存储和传递重要的候选材料。通常合成的纳米MOFs难以满足其在生物医学中的应用,通过表面修饰可以提高MOFs的稳定性和分散性,可以协助药物跨过生理障碍,实现MOFs的口服给药;另外通过表面改性也可以减缓MOFs的降解,实现缓释给药;通过进一步修饰还可以增加药物在特定部位的富集,实现靶向治疗。表面修饰对于MOFs药物传输系统的发展非常重要。近年来,比较常见的MOFs表面修饰材料有聚乙二醇、二氧化硅、环糊精、肝素、壳聚糖,以及其他靶向修饰材料,如叶酸、DNA、甘草次酸等。介绍了药物载体MOFs常见的表面修饰材料,及通过这些材料修饰后赋予MOFs的优良性能,并举例阐述了修饰后的MOFs在生物医药领域的应用前景,为MOFs作为药物载体的开发提供参考。

金属-有机框架材料光催化降解应用的研究进展

金属-有机框架材料(MOFs)作为一种新型的有机-无机杂化多孔材料,因其具有多种优势被广泛应用于各个方面。光催化降解处理技术因其具有处理效率高、环境友好等优点,在处理难降解的有机废水和废气方面具有巨大优势。综述了MOFs光催化降解废水废气的研究进展。

金属有机框架材料纳米载体的制备及其在农药缓控释中的研究进展

乳油、可湿性粉剂等传统农药剂型存在有效成分释放不可控、持效期短、生物活性低、利用率低等缺点。近年来,纳米技术已广泛用于农业领域,而基于金属有机框架材料(MOFs)的纳米农药具有粒径小、比表面积大、黏附力强、靶向运输和可控释放等特性,为实现农药的精准施放,延长农药持效期,提高农药的利用率提供了新的解决方案。本文介绍了水热/溶剂热法、一锅法、溶胶凝胶法等常用的MOFs纳米载体制备方法,总结了MOFs纳米载体的功能化修饰策略,包括调节策略、后合成策略和复合体修饰策略,重点阐述了基于MOFs纳米复合材料对杀菌剂、杀虫剂和植物生长调节剂的缓控释应用。最后,对MOFs纳米农药载体存在的问题和发展趋势进行了展望,以期为后续的相关研究提供参考。

MOF材料在催化降解有机污染物和特异性荧光检测方面的研究进展

金属有机框架材料(MOFs)是一种未经过修饰的先进多孔材料,在光催化领域引起了广泛关注。与传统半导体TiO_(2)相比,MOF具有许多优点,包括高比表面积、大量活性位点和易于调节的多孔结构。介绍了金属-有机框架以及复合材料的设计与合成,总结了金属-有机框架以及其复合材料的应用,展望了金属-有机框架以及复合材料的发展趋势。