金属-有机框架材料的荧光探测应用进展

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体自组装而成的杂化多孔材料。 极高的比表面积和孔隙率,组成和结构可调节等特点赋予该材料灵活的设计性和丰富的功能性。 金属-有机框架材料的金属离子、有机配体和装载的客体分子等皆可作为发光中心,并能对离子或小分子产生特异性荧光响应,因此在荧光探测方面有广泛应用。 本文主要综述了近年来金属-有机框架材料在荧光探测方向的研究进展以及应用前景。     

金属-有机框架材料在癌症诊疗中的应用

成像技术的迅速发展使科学家和临床医生能够准确地了解癌症的发病机制和病理过程, 并根据患者的情况制定个性化的治疗策略. 将各种成像与治疗试剂整合为一体的癌症诊疗平台, 可以同时用于癌症的诊断和治疗, 受到了广泛的关注. 金属-有机框架材料(MOFs)是由有机配体和金属离子/离子簇自组装而成的一种有趣而独特的多孔有机-无机杂化材料. 由于其易于后修饰、 孔隙和结构可设计、 功能可调等特点, 已被证明具有成为癌症诊疗药物负载平台的巨大潜力. 本文介绍了将诊疗药物负载到MOFs中的策略, 并综合评述了在磁共振成像、 计算机断层扫描成像、 正电子发射断层扫描成像、 光学成像和光声成像等多种成像技术指导下, MOFs作为癌症诊断和治疗平台的发展概况. 此外, 还讨论了MOFs在癌症诊疗和临床转化方面当前面临的挑战和发展前景.     

表面配位金属-有机框架薄膜的制备及电催化应用

设计和开发高效电催化剂对能源的存储和转化具有十分重要的意义.金属-有机框架(MOF)在基底表面通过液相外延层层配位组装的MOF薄膜(也被称作表面配位MOF薄膜,SURMOF)具有厚度可调节、生长取向可控以及表面均匀致密等优点,在电催化反应领域得到了广泛的研究和应用.本文总结了SURMOF及其衍生薄膜(SURMOF-D)...     

《金属-有机框架》专辑序言──金属-有机框架:新型多功能材料

<正>金属-有机框架是由金属离子与有机配体通过配位键形成的三维框架材料,是近几十年来配位化学领域中发展较快的新型多功能材料。自上世纪90年代以来,金属-有机框架的研究呈现空前的增长,目前已有大于20000例的金属-有机框架被报道。金属-有机框架可变的金属中心及有机配体使其结构与功能具有多样性。金属中心的选择几乎覆盖了所有金属,包括主族元素、过渡元素和镧系金属。而配体的选择,除了传统的氮杂环和羧酸类配体外,还可以引入一些官能团对其进行修饰,使已获得的金属-有     

石墨烯/金属-有机框架复合材料制备及其应用

金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是由金属离子与有机配体通过配位键连接而成的高度有序多孔网络框架。MOFs具有比表面积大、孔径可调、结构多样等特性,在材料、环境以及生物医药等领域的应用具有潜在的优势。但是,MOFs存在易水解、稳定性较低、导电性差以及不易加工等缺点,与其他材料复合是改善其性能的有效途径之一。石墨烯具有突出的化学稳定性、良好的导电性、光学特性和力学特性等性能。石墨烯与MOFs的复合可有效提高和改善MOFs光电性能、稳定性以及可回收利用性。本综述介绍了原位生长法、界面生长法和共混成型法等石墨烯/MOFs复合材料的制备方法。进一步论述了其在气体分离与存储、水体净化、化学传感器和催化剂领域的应用。最后,对石墨烯/MOFs复合材料制备技术的开发及其潜在应用进行了总结和展望。     

金属-有机框架材料在光催化二氧化碳还原中的应用

CO₂的过度排放导致全球环境问题日益严重,如何将CO₂有效地利用起来成为全世界的研究热点。相比于高耗能的CO₂捕获和储存(CCS)技术,通过催化反应将CO₂转化为有价值的能源燃料是同时解决能源危机和环境问题的有效途径。其中,使用太阳能作为能量来源的光催化CO₂还原技术更具应用前景。但是目前CO₂光还原催化剂仍然存在很多缺点,如可见光响应能力低、光生电子空穴对复合严重、CO₂吸附量小、产物的选择性低以及在含水环境中的产氢竞争反应等。金属-有机框架(MOFs)是由金属离子/簇和有机配体构成的一类独特的多孔晶态材料,具有可调的多孔结构、电子迁移速度快、CO₂吸附量大等优点,在光催化CO₂还原领域具有广阔的应用潜力。现有方法主要是通过对MOFs的功能化修饰、与其他功能型材料复合等获得高效的光还原CO₂的催化性能。本文主要对近年来MOFs基CO₂光还原催化剂(单一MOFs、MOFs基复合材料以及MOFs衍生材料)的研究现状进行了分析和讨论,并对MOFs材料在光催化CO₂还原中的发展趋势进行了展望。     

新型金属-有机框架材料分离性能研究

采用基于1,3,5-三[4-苯甲酸]-均苯三甲酰胺配体构筑的具有一维孔道及酰胺活性基团的金属-有机框架(MOF-Sm-L)作为毛细管固定相,研究其在气相色谱中分离烷烃、醇类和取代芳香烃方面的性能。实验结果表明,烷烃、醇类及酚类异构体在这种MOF上得到了有效分离。这些有机物的分离基于毛细管内壁存在的范德华力,以及有机物内的羟基与MOF材料的活性基团酰胺之间的氢键作用力。分离芳香异构体过程为放热过程,同时受焓和熵的控制。     

金属-有机框架材料在活性肽富集中的应用

生物活性肽在整个生理系统当中发挥着重要作用,对于生物活性肽的精确分析将有助于进一步开发其功效,然而当前对复杂生物系统中肽的分析依然存在相当大的难度,这是由于肽通常与高浓度蛋白质共存这一特质所造成的,严重降低了色谱中肽的分离效率,并在质谱中抑制肽的峰信号。鉴于此,人们引入金属-有机框架材料对活性肽进行富集分析。金属-有机框架(MOFs),是由金属离子或团簇和有机配体,通过配位键自行组装形成的具有多孔结构的有机-无机杂化材料。由于它们具有框架结构可调、高孔隙率、化学稳定性良好、可再生性、合成过程简单等优点而广泛应用于活性肽富集、气体吸附与分离、传感器、药物缓释与催化反应等领域。本文系统梳理了近年来MOFs材料用于磷酸肽、糖肽和内源肽等活性肽富集的研究进展,在此基础上总结了当前MOFs材料在该领域中存在的局限,并对研究新趋向提出了展望。     

八面体纳米笼构筑的金属-有机框架化合物

利用半刚性的三足羧酸配体1,3,5-tris[3-(carboxyphenyl)oxamethyl]-2,4,6-trimethylbenzene acid (H₃TBTC)与金属离子自组装成功合成了两例八面体纳米笼构建的金属-有机框架化合物: {[Zn₃TBTC₂(DMA)(H₂O)]·3DMA·3H₂O}_n (1), {[Cd₃TBTC₂(DMA)₂(H₂O)₂]·2DMA·2H₂O}_n (2). TBTC^3-配体在化合物中呈现出cis,cis,cis-和cis,trans,trans-两种构型. cis,cis,cis-构型的TBTC^3-配体与Zn₃(COO)₆次级结构基元(secondary building units, SBUs)构筑了畸变的八面体金属-有机纳米笼, 因而化合物的结构可以看成是八面体金属-有机纳米笼作为超分子构建单元(supramolecular building blocks, SBBs), 在空间上与cis,trans,trans-构型的配体相连, 最终形成具有(3,18)-连接的三维无限网络. 荧光测试结果表明, 化合物1～2的荧光都是基于配体的发射. 相对于配体的发射光谱, 化合物1～2的发射光谱展现出蓝移的现象. 气体吸附测试结果表明, 化合物1～2具有选择性吸附二氧化碳的能力.     

金属-有机框架材料的合成后疏水修饰及其应用

作为晶态杂化多孔材料,金属-有机框架(metal-organic frameworks, MOFs)材料因其高比表面积与孔体积等优点在诸多应用领域取得了重要的研究进展.然而,此类材料所存在的水稳定性差等问题,严重限制了其实际工业应用.为此研究者提出了多种构建疏水MOFs材料的合成策略,其中合成后修饰是一种重要的实现方法.本文将MOFs材料的合成后疏水修饰分为四类,即配体功能化修饰、金属位点功能化修饰、颗粒外表面修饰与其他方法等,综述了合成后修饰构筑疏水MOFs材料的研究进展,并对疏水MOFs材料进行了总结与展望.     

制备金属-有机框架材料的教学实验设计*

为了探索新型的“材料化学实验”课堂教学案例,对铜基多孔金属-有机框架材料(Cu-MOF)的制备条件进行精心优化和设计,使其满足实验课堂教学的要求。以5-氨基间苯二甲酸(AIPA)为配体分别和不同阴离子铜盐(如硝酸铜、三氟甲磺酸铜、氯化铜、硫酸铜)配位。为了降低实验成本、能耗和提高反应产率,通过优化实验条件,探究适合材料化学实验教学的最佳物料配比、反应温度和反应时间等条件,并对所得产物进行粉末X射线衍射(PXRD)测试,表征材料的相纯度。课堂实践表明,学生对晶态材料的实验方法和表征手段表现出浓厚的学习兴趣。     

功能金属-有机骨架材料的应用

金属有机骨架（Metal-Organic Framework,MOFs）材料由于其特殊的结构引起了科学家的广泛关注,它作为多孔材料与无机或有机的多孔材料相比具有特殊的优势,是目前新功能材料研究领域的一个热点。本文总结了金属有机骨架多孔材料在分离纯化、催化、微反应器、负离子交换、复合功能材料等方面的应用进展,并对这种新型多功能材料在设计、合成与应用方面的广阔前景作了展望。     

手性金属-有机框架的设计、合成及应用

手性金属-有机框架具有框架结构多样性和功能可调性等特点,在对映异构体的识别与分离和不对称催化等领域中具有重要的应用.近年来,关于手性金属-有机框架的应用还扩展到其它研究领域,如在圆偏振荧光和手性铁电体等方面的研究中.与非手性金属-有机框架相比,手性金属-有机框架的设计不但要考虑手性的引入途径,还要考虑其结晶与纯化,因此在合成上相对困难.本综述论述了三种构筑手性金属-有机框架的有效策略,包括直接利用手性配体合成、非手性配体的自发拆分或手性模板诱导合成和非手性金属-有机框架的手性化.对近年来手性金属-有机框架在手性分子识别、对映异构体分离、不对称催化、圆偏振荧光以及手性铁电体等方面的研究进展进行了讨论.     

金属-有机框架材料孔结构的初步理论评估

金属-有机框架材料在气体吸附/分离方面具有广泛的应用,因而引起国内外学者的广泛关注。本文以6种代表性的MOFs为例简单介绍了利用理论工具研究MOFs孔结构的方法。     

金属-有机框架材料孔结构的初步理论评估

金属-有机框架材料在气体吸附/分离方面具有广泛的应用, 因而引起国内外学者的广泛关注。本文以6种代表性的MOFs为例简单介绍了利用理论工具研究MOFs孔结构的方法。     

方胺功能化荧光金属-有机框架材料的制备及对组氨酸的识别研究

以方胺功能化配体5,5′-[(3,4-二氧环丁-1-烯-1,2-二基)二(氮烷二基)]二间苯二甲酸(H₄L)和六水合硝酸钴为原料, 在碱性条件下通过水热反应制备了一种方胺功能化的金属-有机框架材料(Co-L). X射线单晶衍射结果显示, 该材料是由一维链通过CH…π和氢键相互作用形成的三维网络结构, 在b轴和c轴方向分别存在窗口直径为0.52和0.63 nm的一维孔道. 荧光测试结果表明, Co-L可在20种天然氨基酸中高选择性地检测组氨酸, 并对其检测机理进行了研究.     

金属-有机框架材料在催化炔烃半氢化反应中的应用

炔烃的半氢化反应在有机合成和精细化工领域具有重要地位,如何同时兼顾反应活性和选择性仍存在很大挑战。目前已有多种材料被应用于相关催化,其中金属-有机骨架(MOFs)及其复合材料受到越来越多关注。MOFs的多孔性、结构可修饰性、空间限域效应、协同催化等优点,使其在炔烃的半氢化反应中表现出独特的应用前景。本文综述了MOFs及其复合材料在炔烃的半氢化反应生成烯烃过程中的应用,主要根据活性催化位点的类别展开介绍,重点阐述了不同体系中催化效果和结构之间的关系。     

荧光金属-有机框架材料在金属离子检测中的研究进展

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为一种新型的多孔材料,具有大的比表面积、可设计的框架结构、开放的金属活性位点以及易于化学修饰等优点,被广泛应用于识别、催化、吸附和分离等各个领域,已成为化学与材料研究领域的热点之一.在荧光传感领域, MOFs可以通过配体、金属中心的调控,以及配体与配体、配体和金属之间发生的能量转移或电荷转移,表现出丰富的荧光发射性能.本文根据荧光响应信号的变化(荧光淬灭型“turn-off”、荧光增强型“turn-on”和比率荧光型“ratiometric”)以及荧光传感的机理(竞争吸收、框架裂解、离子交换和配位作用),介绍了近年来荧光MOFs在金属离子检测领域的研究与应用现状,并进一步讨论了MOFs材料在该领域面临的挑战和发展趋势.     

功能化金属-有机框架材料在肿瘤治疗中的研究进展

恶性肿瘤由于其易转移、复发等特点,已经严重危害到人类的生命健康.近年来,研究人员设计了大量纳米药物载体,将抗肿瘤药物安全有效地运载到肿瘤,有效地提高了药效并降低了毒副作用.金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一类有序、多孔的晶态材料,具有比表面积大、结构可设计性强、易生物降解等独特优势,已经被广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递、生物大分子固载以及肿瘤治疗等方面.目前,基于MOFs的生物医用研究主要集中在MOF材料的可控合成,表面修饰,基于MOF独特理化性质发展的多模式成像技术以及肿瘤靶向的药物运载技术等几个方面.主要介绍了基于MOFs构建的生物功能化材料在肿瘤治疗中的应用,并对其在生物医学领域的应用进行了展望.     

层层喷雾法制备表面配位金属-有机框架薄膜及其应用

作为新型晶体材料,金属-有机框架(MOFs)因具有比表面积大、孔隙率高、结构多样等特点而受到人们的广泛关注.将其组装成MOFs薄膜可以极大地拓展其在光电池、催化、二氧化碳还原、储存和分离等领域的应用.本文介绍了液相外延喷雾法层层组装MOFs薄膜的方法,并阐述了该方法制备的MOFs薄膜在选择性吸附与分离、催化、识别及光电器件方面的应用.最后,对相关领域的研究进行了展望.