铜基金属有机框架电化学传感应用进展

金属有机框架（Metal-organic frameworks, MOFs）是由金属离子/簇与有机连接体自组装而形成的一类新型多孔材料，具有孔隙率高、比表面积大、电催化活性高、孔径可调和结构丰富多样等优势，在电化学分析领域表现出巨大的应用潜力。在众多的MOFs中，铜基金属有机框架（Cu-MOFs）因其电催化活性高而备受关注，关于不同配体和不同方法制备的Cu-MOFs的性能和应用研究日益增多。目前Cu-MOFs在生命电化学传感、环境电化学检测以及食品安全电化学分析等领域得到了广泛应用。本文结合本课题组相关研究成果，重点介绍了近年来不同方法制备的Cu-MOFs及其复合物在电化学测定生物小分子、环境污染物和抗菌药物等方面的应用进展，并对未来的研究发展趋势进行了展望。     

金属-有机骨架材料在色谱分离中的应用

金属-有机骨架材料（Metal-organic frameworks,MOFs）,因其具有较好的热稳定性、化学稳定性、可设计性等特点,广泛应用于气体吸附、物质分离、提纯、催化等领域,同时也作为模板制备各种功能材料.MOFs作为色谱分离的材料已得到了较多的研究与应用.按照被分离物质的类别,综述和总结了不同MOFs材料作为色谱固定相的分离效果,重点介绍了MOFs材料的色谱分离机理.MOFs材料的孔径、功能基团和不饱和金属位点在分离中起到重要的作用,最后对MOFs在色谱分离应用中的问题和前景进行了分析和展望.     

水凝胶/金属纳米粒子复合物的制备及其在催化反应中的应用

金属纳米粒子的表面效应使其在有机催化方面具有广阔的应用前景,但由于金属纳米粒子易团聚而降低了其催化活性,解决金属纳米粒子的团聚问题具有重要的实际意义。水凝胶具有三维网状结构和大量的功能基团,可用于金属纳米粒子催化剂的制备,有利于金属纳米粒子的分散与固定以及提高金属粒子的回收率与重复使用性。本文主要综述了水凝胶（天然水凝胶与合成水凝胶）负载金属纳米粒子复合物的制备及其催化性能的研究,对影响复合催化剂性能的因素进行总结,最后对其存在的问题和将来可能的发展方向进行展望。     

金属有机框架抗菌材料的研究进展

细菌耐药问题已经成为了中国乃至全球的重大公共健康威胁,设计合成新型抗菌材料以减少抗生素依赖成为当前化学化工、材料和生物医学领域中的重要研究课题.金属有机框架（Metal-organic frameworks,MOFs）材料是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的多孔晶态材料,在气体吸附与分离、传感和催化等领域都扮演着重要角色.为了寻求更好应对细菌威胁的方式方法,国内外研究者们纷纷构建出不同结构的MOFs材料,并将其应用于抗菌领域.本综述从细菌耐药性的产生和MOFs抗菌机理等方面出发,分类概述了不同金属中心和配体MOFs材料、MOFs包覆金属纳米粒子材料和药物缓释MOFs材料等在抗菌、促进伤口愈合等方面的应用,归纳概括了MOFs材料在抗菌领域应用中仍需解决的科学问题,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

MOFs/水凝胶复合材料的制备及其应用研究

金属有机框架(MOFs)具有大量的孔隙结构和活性位点,在气体吸附、催化、医疗等领域均发挥了巨大的作用。MOFs是晶体粉末,具有脆性较大、在水中易分解和不易回收等缺点,从而限制了其应用。通过MOFs与柔性高分子的复合,特别是与水凝胶的复合,极大地改善了复合材料的柔顺性、可回收和可加工性等特性,进一步拓宽了MOFs的应用领域。本文详细阐述了基于水凝胶MOFs原位生成法、MOFs /水凝胶同时生成法和水凝胶包裹MOFs法等三种不同方法制备MOFs/水凝胶复合材料的研究进展,并对上述三种制备方法的特点及其产物特征进行了总结,进一步归纳了复合材料在生物医药、催化、废水处理和气体吸附等领域的应用。最后,对MOFs/水凝胶复合材料制备方法的改进和复合材料应用前景进行了深入讨论和展望。     

量子点@金属有机骨架材料的制备及在光催化降解领域的应用

金属有机骨架（Metal-organic Frameworks,MOFs）材料与传统的多孔材料相比,具有结构有序且多样、可调控的孔径尺寸和超高的比表面积等特点,使其在光催化领域得到了广泛的关注。同时,纳米荧光材料量子点（Quantum Dots,QDs）具有良好的光学特性且能够将近红外光转换为可见光,进而可以促进对占太阳光谱较大比例的可见光的吸收,它的出现也推动了光催化领域的发展。但二者作为单一相催化剂本身都存在缺点,限制了其作为光催化剂的进一步应用与发展。近年来,研究者发现将QDs和MOFs材料有效结合形成复合型光催化剂是提高单一相催化剂光催化性能的途径之一,并进行了初步研究,结果表明其催化性能大大提高,在解决环境问题方面有着广阔的应用前景。本文综合国内外现状,围绕QDs@MOFs复合型光催化剂的制备及在光催化降解领域的应用及发展进行了综述。本文还提出了在研究QDs@MOFs复合型光催化剂过程中应注意的关键性问题以及对未来的发展趋势进行了展望。     

双金属有机骨架的制备及其吸附水体污染物的研究进展

近年来,随着农业化、工业化和城市化进程的推进,各行业排放的农药、兽药、重金属离子和染料等水体污染物对生态环境和人类的生产生活带来了巨大的危害,因此采取绿色且高效的方法去除污染物具有重要意义。金属-有机骨架（Metal-organic framework, MOFs）是一种由金属离子和有机配体组成的多孔结晶材料,具有可调节孔径和大比表面积等优势,在各个领域具有广泛的应用。然而,单金属MOFs虽性能优异,但孔隙小,活性位点少,而引入第2种金属离子形成的双金属MOFs材料具有孔道丰富、比表面积大、结构可调和丰富的活性位点等优点,广泛应用于催化、储存、载药和运输等领域。增加的吸附位点和增强的协同效应,使得双金属有机骨架材料在吸附领域有着潜在的应用前景。该综述对近8年双金属MOFs最新研究进展进行了总结,讨论了双金属MOFs在合成和应用方面所面临的挑战,并对它们的进一步发展前景进行了展望,为双金属MOFs的制备和污染物吸附应用提供参考。     

氨基功能化金属有机骨架光催化剂的制备及性能研究

氨基功能化金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)是一种非常具有吸引力的功能化MOFs,其兼具MOFs的高比表面积、孔道易调控及氨基的可后处理修饰的性能。通过简单的化学反应可实现功能基团的转化,从而制得新型的功能化MOFs,在气体存储、药物载体、选择性吸附气体小分子和催化等领域具有潜在的应用价值,因此开发氨基功能化的MOFs备受人们关注。本文综述了近年来氨基功能化MOFs在催化和吸附领域的研究进展,包括氨基功能化MOFs的制备方法、影响因素以及在环境方面的应用,并对今后的发展前景进行了展望。     

多孔氢键有机框架(HOFs):现状与挑战

氢键有机框架（HOFs）已经发展成为一类独特的晶态多孔材料,它一般是由有机或金属-有机构建单元通过分子间的氢键相互连接而形成的框架材料.由于氢键强度弱和柔性强,因此大部分HOFs的框架都比较容易坍塌.然而,通过合理地选择刚性且具有特定几何构型的构建单元、引入穿插或π-π作用和静电作用等其它分子间的作用力,稳定且多孔的HOFs也逐渐地被制备出来.与其它含有机组分的晶态多孔材料如金属-有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）相比,HOFs具有自己的特点,例如：温和的合成条件、高度的结晶性、溶剂加工性、容易修复和再生等.HOFs的这些特点能够使其成为一类独特的功能多孔材料.本综述主要概述了稳定且多孔HOFs设计的一些基本原则,系统总结了构筑HOFs常用的超分子合成子以及脚手架,重点综述了近十年HOFs在气体吸附与分离、质子传导、异相催化、荧光和传感、生物应用、对映体拆分和芳香化合物的分离、环境污染物去除和有机结构测定等领域的重要进展.     

二维导电金属有机骨架材料

金属有机骨架(MOFs)是由金属离子或簇与有机配体以配位键组装而成的晶态多孔材料,其高的孔隙率及功能可设计性使其广泛应用于各种领域。然而,传统MOFs多数电导率非常低,这严重制约了其在电学相关领域的发展。近年来,导电金属有机骨架尤其是二维导电金属有机骨架(2D ECMOFs)材料因其结构中独特的π-π堆积及π-d共轭作用而呈现出半导体甚至类金属的电子输运性质而受到广泛关注,已在传感器、电子器件、电催化、电池和超级电容器等电学和能源相关领域展现出潜在的应用价值。本文将从2D ECMOFs的导电机理、结构、合成方法及应用等方面对近几年该领域的重要进展进行综述,并对其未来发展的挑战和机遇提出展望。     

金属有机框架材料在分离分析领域的研究进展

金属有机框架材料是由金属离子节点和有机配体通过配位键连接形成的具有序多孔骨架的材料, 因其具有比表面积大、 孔隙可调及表面性质可控等优点而备受关注. 通过对有机配体和金属离子进行选择及对金属有机框架材料进行后修饰处理, 可实现对金属有机框架材料表面性质的调控, 以提升其选择性吸附及特异性识别等性能, 进而拓展其在分离分析等领域的应用. 本文从金属有机框架材料的表面性质调控出发, 介绍了其表面性质与分离分析性能的关系, 总结了近年来该领域的代表性工作, 并展望了金属有机框架材料在分离分析领域的应用前景.     

新型金属有机气凝胶的合成、 表征及气体吸附性能

利用高稳定性的UiO-66系列金属有机骨架多孔材料制备金属有机气凝胶材料, 制得的UiO-66系列金属有机气凝胶材料具有多级孔结构和较高的比表面积, 在气体吸附分离领域具有较大应用潜力. 气体吸附实验结果表明, UiO-66-NH₂金属有机气凝胶材料具有极佳的CO₂吸附性能和CO₂/CH₄分离性能, 通过理想吸附溶液理论计算得出其吸附选择性高达18.3.     

MOFs在不饱和醛选择加氢中的应用研究进展

不饱和醛多相催化选择加氢制备不饱和醇常常被选作C=O键选择性加氢的代表性反应,长期以来一直备受关注,然而获得兼具高活性及高选择性的催化剂依然具有很大的挑战。近年来,由于金属有机骨架（Metal-organic frameworks MOFs）材料具有的独特性能,应用在加氢领域的研究越来越多,常用做催化剂载体或直接作为催化剂,以提高不饱和醇的收率。因此,本文综述了不同MOFs及其衍生物在不饱和醛选择性加氢应用中的最新进展和技术挑战,并对这些材料的性能进行了讨论,试图通过催化剂结构、催化剂性能、反应机理等分析,为进一步合理设计有效的催化剂,实现更高的不饱和醇收率提供研究思路。     

纤维素基智能凝胶的制备、结构及性能研究

纤维素是自然界中最丰富的生物质资源,因其具有可再生性、生物相容性、无毒、可降解等诸多特性,纤维素及其衍生物不仅广泛应用于传统的工业领域,而且在药物控释、组织工程、可穿戴设备材料等领域也有着广阔的应用前景。受到工程技术应用需求的驱动,以纤维素及其衍生物为基材的智能凝胶材料已成为目前的研究热点。作者系统研究了纤维素基智能凝胶材料的制备、结构及性能。主要内容如下： 1.制备了纤维素基气凝胶并对其进行疏水改性,研究了疏水改性后的纤维素气凝胶材料在水下吸附气体的能力,并设计了纤维素基智能捕集器,用于连续不断地吸附从海底释放的甲烷气体。 2.制备了TEMPO氧化的纳米纤维素纤维,并将其用于增强聚丙烯酰胺/明胶形状记忆水凝胶的力学性能;制备的复合水凝胶展示了较好的形状记忆行为,并且该水凝胶的形状记忆性能具有较好的可重复性。 3.利用羧甲基纤维素制备了对多种金属阳离子响应的形状记忆水凝胶;能够通过改变羧甲基纤维素与金属离子之间的交联密度,调节该水凝胶的力学性能。 4.将羧甲基纤维素钠与聚丙烯酸（PAA）复合制备出具有较优异机械性能和自修复性能的聚丙烯酸/羧甲基纤维素钠水凝胶。通过简单的浸泡法,将该复合水凝胶浸泡在氯化钠（NaCl）溶液中,可以促进CMC和PAA之间的链缠结,进一步提升其机械性能。此外,由于水凝胶的导离子性,制备的水凝胶具有良好的传导性能,有望实现在电子皮肤或可穿戴设备中的应用。     

基于豆甾醇衍生物的超分子凝胶的合成与性能

设计合成出两种含有不同结构单元的新型豆甾醇衍生物凝胶因子（化合物1和2）。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见光谱（UV-Vis）等技术手段对形成凝胶的结构和性能进行研究。结果表明,两种凝胶因子可分别在二甲基亚砜及甲醇溶剂中形成稳定的凝胶。其中化合物1还可在二甲基亚砜/水混合溶液体积比分别为9∶1、8∶2和7∶3中形成稳定的凝胶。当化合物1和2在DMSO溶剂中以质量浓度均为12 mg/mL形成凝胶时,二者的凝胶-溶胶相转变温度（T_gel）分别为51和46 ℃,表明随着凝胶因子中甾体结构单元的增加,其形成凝胶的热稳定性显著下降。在此基础上,以化合物1制备的凝胶为载体,通过紫外-可见光谱对罗丹明B、亚甲基蓝和阿霉素的包封与释放应用进行了研究。结果表明,制备的凝胶可以作为药物载体,并在240 min时在水中达到的最大释放值为84％。本文为豆甾醇衍生物凝胶的制备,及将其作为药物载体在药物输送领域的应用提供了有益的思路。     

反应型二烷基脲凝胶剂及有机溶剂的室温凝胶化研究

通常制备有机分子凝胶是在高温下溶解凝胶剂,凝胶剂分子在冷却过程中进行自组装并使有机溶剂凝胶化。该方法限制了某些低沸点溶剂的凝胶化。利用甲苯二异氰酸酯与烷基胺的高反应活性,制备了三种不同烷基链长的反应型凝胶剂甲苯–2, 4–二（N, N’ –烷基）脲。这种反应型凝胶剂能以较低的浓度在室温下使某些芳香族和卤代烃溶剂中形成热可逆的有机分子凝胶。不同烷基链长的亲溶剂作用以及溶剂性质对有机分子凝胶的形成有较大影响。场发射扫描电镜表明这种反应型凝胶剂在有机溶剂中自组装形成纤维状三维网络结构。烷基链长度不同,形成的纤维状聚集体的形态也不同。红外光谱（FT-IR）和核磁共振波谱（1H-NMR）研究表明分子间氢键作用是这种凝胶剂自组装的驱动力。通过X射线衍射（XRD）和分子模拟推测了其聚集体的结构形态。     

反应型二烷基脲凝胶剂及有机溶剂的室温凝胶化研究

通常制备有机分子凝胶是在高温下溶解凝胶剂,凝胶剂分子在冷却过程中进行自组装并使有机溶剂凝胶化。该方法限制了某些低沸点溶剂的凝胶化。利用甲苯二异氰酸酯与烷基胺的高反应活性,制备了三种不同烷基链长的反应型凝胶剂甲苯–2, 4–二（N, N’ –烷基）脲。这种反应型凝胶剂能以较低的浓度在室温下使某些芳香族和卤代烃溶剂中形成热可逆的有机分子凝胶。不同烷基链长的亲溶剂作用以及溶剂性质对有机分子凝胶的形成有较大影响。场发射扫描电镜表明这种反应型凝胶剂在有机溶剂中自组装形成纤维状三维网络结构。烷基链长度不同,形成的纤维状聚集体的形态也不同。红外光谱（FT-IR）和核磁共振波谱（1H-NMR）研究表明分子间氢键作用是这种凝胶剂自组装的驱动力。通过X射线衍射（XRD）和分子模拟推测了其聚集体的结构形态。     

基于中性铂炔基元的超分子有机金属凝胶研究进展

作为一类经典的软物质材料,超分子凝胶在催化、化学传感、药物释放等许多领域展示了广泛的应用前景.最近人们研究发现,在基元砌块中引入金属特别是过渡金属之后,所形成的有机金属凝胶在光电材料、催化、磁性等方面具有独特的物理化学性质.近年来,电中性铂炔基元因其独特的线性结构、易合成及丰富的光物理性质在超分子化学及材料科学中被广泛应用.总结了基于中性铂炔基元的超分子有机金属凝胶的构筑及其功能研究进展,主要包括以苯撑共轭结构为核心骨架的铂炔有机金属凝胶以及官能团修饰的铂炔有机金属凝胶.     

基于离子液体修饰的金属有机骨架材料在CO2分离与转化方面的研究进展

基于离子液体修饰的金属有机骨架材料(IL@MOF)兼具离子液体和金属有机骨架材料的优势,具有吸附效果好、易分离且可重复利用等特点,在CO_2气体分离与转化领域展示出了良好的应用潜力。本文综述了离子液体修饰金属有机骨架材料的制备方法及其在CO_2分离与转化领域的最新应用研究,并对其未来发展趋势进行了展望。     

多孔配位聚合物靶向亚细胞器用于生物成像和诊疗

由于外界环境和生活习惯的变化, 癌症病发率和死亡率日益攀升, 因此癌症防治问题亟待解决. 近年来报道了多种根据多孔纳米材料性质设计的用于体内肿瘤细胞的靶向药物. 金属有机框架(Metal-organic framework, MOF)和多孔配位笼(Porous coordination cage, PCC)由于其结构多样, 可设计性强, 且具有一定的可修饰性, 受到广泛的关注并得到了长足的发展. 虽然金属有机框架和多孔配位笼已经在气体吸附分离、 手性分离、 催化、 荧光与传感及导电等领域被广泛研究, 但在生物医学方面的应用还未得到充分开发. 本文总结了金属有机框架和多孔配位笼在生物体中成像和诊疗应用的研究工作, 并且指出了目前配位多孔聚合物在生物医学方面应用中存在的一些问题.