有机多孔催化研究进展

有机多孔材料POPs (Porous Organic Polymers)成为近年来的研究前沿之一. 有机多孔材料包括非晶型(如CMP, HCP, PIM等)和晶型(比如COFs等)有机多孔材料两类, 它们具有优异的孔性质、较大的比表面积、稳定性好、重量轻以及易于功能化等诸多优点, 被广泛应用于气体存储分离、传感、有机光电和多相催化等重要领域. 这里对有机多孔材料在多相催化领域中的应用做一综述. 目前, 有机多孔催化领域的研究工作主要有三类: 一类是通过“自下而上”策略将金属-配体类催化剂嵌入有机多孔骨架来构建多相催化剂; 另一类是将有机多孔材料作为载体, 通过后修饰方式负载金属纳米颗粒构建多相催化剂; 最后一类是通过“自下而上”策略将不含金属的有机小分子催化剂嵌入材料骨架来构建多孔有机催化剂. 受益于其结构的优越性, 有机多孔材料在多相催化中表现出优异的催化性能. 借鉴于均相催化的发展, 具有催化活性的有机多孔材料在多相催化领域中的应用也将会有更大的发展空间.     

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.     

多孔有机聚合物材料的合成与荧光传感应用

多孔有机聚合物荧光材料既具有孔隙度高的特点,也具有突出的荧光性能.当其骨架上存在与特定分析物(如硝基芳香爆炸物、金属离子、阴离子等)的结合位点时,便赋予其荧光传感的功能.按照不同多孔有机聚合物(POPs)材料的类型,即无定型的多孔有机聚合物材料、晶型含配位键的多孔金属有机框架(MOFs)材料、晶型共价有机框架(COFs)材料,综述了近年来多孔有机聚合物荧光材料的研究新进展,特别是它们基于有机功能分子的设计与合成,及其荧光传感应用.继续从分子层面设计新型的荧光COFs材料是未来可循环使用的高效荧光化学传感器的发展方向,值得关注.     

具有纳米孔洞的金属-有机超分子聚合物与功能材料

本文介绍了近几年来一个热门的研究领域-纳米超分子笼和具有纳米孔洞的金属-有机聚合物的研究现状和发展趋势。目前该领域的研究主要集中在:设计合成有机桥联配体并与金属离子自组装成各类具有纳米孔洞的超分子化合物和一维、二维或三维的金属-有机聚合物,应用结构化学研究手段,研究它们的自组装规律、空间结构、电子结构及其物理化学性能,寻找这两类化合物在生物工程与功能材料等领域中的应用。     

纳米金属有机框架材料在药物递送领域的应用

金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是一类由金属离子及有机配体自组装而成的多孔材料,具有孔隙率高、比表面积大和结构多样化等独特优点,广泛应用于气体储存、物质分离和催化等领域。纳米尺寸金属有机框架材料(Nanoscale Metal-Organic Frameworks, NMOFs)既保持了传统MOFs的规整性,也具有纳米颗粒的特殊性质,在生物医药领域中是绝佳的药物载体。相比于传统纳米药物载体,NMOFs与药物的结合方式丰富,展现了多种药物装载模式,可以满足不同药物的制备需求,也可引入不同功能分子优化性能。最近,有越来越多的研究报道了多功能化NMOFs应用于药物递送领域,并实现刺激响应性的可控释放。本文将着重对NMOFs材料作为药物载体负载抗癌药物、光敏剂和核酸的应用进展进行综述。     

基于金属有机框架的纳米酶及其在生物分析中的应用

纳米酶是一类具有类酶活性的纳米材料,在分析化学和疾病诊疗领域具有良好的发展潜力。金属有机框架（MOFs）材料是由金属节点和有机配体形成的多孔晶体材料,其结构与天然酶有一定的相似性。目前,研究者已经开发了多种基于MOFs的纳米酶,包括具有类过氧化物酶、类氧化酶、类超氧化物歧化酶和类水解酶活性的纳米酶等,并显示出广阔的应用前景。本文根据材料的结构特点,将基于MOFs的纳米酶分为原始MOFs、化学修饰MOFs、MOFs复合材料和MOFs衍生物4类,介绍了这4类纳米酶制备的基本原理与最新研究进展。在此基础上,根据比色传感、荧光传感和电化学传感等分析策略,综述了MOFs基纳米酶在生物分析方面的研究和应用进展,讨论了其在实际应用中所面临的挑战和未来的发展趋势。     

具有纳米孔洞的金属-有机超分子聚合物与功能材料

本文介绍了近几年来一个热门的研究领域－纳米超分子笼和具有纳米孔洞的金属－有机聚合物的研究现状和发展趋势。目前该领域的研究主要集中在：设计合成有机桥联配体并与金属离子自组装成各类具有纳米孔洞的超分子化合物和一维、二维或三维的金属－有机聚合物,应用结构化学研究手段,研究它们的自组装规律、空间结构、电子结构及其物理化学性能,寻找这两类化合物在生物工程与功能材料等领域中的应用。     

金属纳米材料表面配体聚集效应

金属纳米材料表面配体不仅可以稳定金属纳米颗粒,辅助合成特定尺寸和形貌的纳米材料,还可用于调控金属纳米颗粒的表面化学性质。由于现有表征技术的局限性,金属纳米材料表面有机配体的结构和功能一直以来并未被深入研究。得益于分子结构明确金属纳米团簇和其他模型纳米材料体系的发展,配体在金属纳米材料表面的精确配位结构及其对催化过程的促进作用正不断被揭示出来。金属表面有机分子配位不仅可以调控表面金属电子结构,还可以分割表面原子周期性结构。表面有机配体的聚集可以进一步在金属表面构筑3D空间结构,改变纳米材料亲疏水性,并影响催化底物和反应中间体与表面的相互作用强弱和吸附构型。此外,有机配体与表面金属所组成的界面还可以构筑新的活性位点,改变催化反应路径,从而提升催化反应活性和选择性。金属纳米材料表面有机配体的聚集效应使得异相纳米材料可以同时表现出均相催化和酶催化的优势。     

从分立多孔有机笼构建基于笼的三维框架材料显现出CO_2吸附增强

正多孔有机笼(Porous Organic Cage)是近年来出现的一类新型多孔材料~(1–4),与分子筛、金属有机骨架材料(MOFs)、共价有机骨架材料(COFs)等二维或三维框架多孔材料不同,多孔有机笼是分立的晶体材料,分立的构筑单元多通过弱相互作用堆积成有序多孔结构,其孔隙由笼内空腔和堆积贯通孔组成。与此同时,多孔有机笼还具备良好的可溶性,多孔有机笼在气体吸附,小分子选择     

多孔配位聚合物:发展历程及研究进展

多孔配位聚合物(PCP)(包括金属有机框架)是一类由金属节点和配体通过配位键连接形成的晶态多孔材料.作为一类新兴的无机-有机杂化材料, PCP具有丰富且可调节的结构和功能,因此其在气体吸附分离、催化、传感等诸多领域展现出巨大的应用潜力,是多学科交叉的研究热点.本文依据PCP的结构及性质特点,总结了第一至第四代多孔配位聚合物PCP研究的发展历程,介绍了该领域的主要研究内容和典型研究进展,进而基于该领域未来面临的挑战和发展趋势分析了材料的实用化前景.     

金属有机框架-核酸复合材料的构建及其在荧光生物医学传感中的应用

金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一类由无机金属节点和有机配体自组装而成的新型多孔材料,因其具有可定制的结构和功能、大的比表面积及多功能化位点等诸多优点,在生物医学、生物传感等领域应用广泛.此外,核酸分子以其特有的分子识别和灵活的可编辑性,近年来在靶标识别、分子检测领域取得了令人瞩目的成就. MOFs与核酸的有机整合能够有效扩展两种单体的功能及应用范围,目前已成为化学及生物医学等领域的研究热点.本文综述了近年来MOFs-核酸复合材料荧光生物传感器的构建及其在生物医学领域中的应用进展.首先介绍了MOFs-核酸复合材料传感器的构建方法;其次,根据MOFs所发挥功能的不同,分别从基于荧光淬灭、发光以及刺激响应三大方面对MOFs-核酸复合材料在荧光生物医学传感中的应用进行了分类概述;最后分析了该研究领域目前面临的挑战,并对其未来发展进行了展望.     

有机阳离子-无机多阴离子复合物:高分子体系中的组装及其自组装

有机阳离子包覆多金属氧簇无机多阴离子形成的具有确定化学组成、两亲性核壳结构超分子复合物,具有易于调控和集成有机和无机组分结构与功能的特性.以此类复合物为预组装体的自组装和高分子功能杂化材料展现了一类具有多方面构筑超分子组装体的新型构筑基元体系.如何实现预组装体复合物在结构稳定、具有良好加工性基材中的组装和功能化成为这一领域的重要研究内容.本文系统地总结了基于此类超分子复合物的高分子纳米复合材料和溶液中组装方面的研究进展与发展趋势.     

Pt/三苯胺烯分子纳米复合物的制备及光催化作用

采用乙醇还原法制备了金属Pt/三苯胺烯共轭分子纳米复合物(Pt@DPSDA),通过UV-vis、TEM、FTIR、XRD、荧光、光电化学等方法对纳米复合物进行了表征.三苯胺烯分子通过分子末端羧基与金属Pt纳米粒子表面原子相互作用,形成以金属Pt纳米粒子为核,三苯胺烯分子为壳的核/壳型纳米复合物.光照下纳米复合物中激发态有机分子与金属Pt纳米粒子之间具有较好的电子转移作用,Pt@DPSDA纳米复合物可以作为催化剂在紫外-可见光照下分解水获得氢气.     

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.     

有机纳米环/格的研究进展

径向共轭的碳纳米环作为碳纳米管的纳米片段,在合成化学、立体化学、超分子化学和材料科学领域引起了极大的关注.从几何结构角度来看,纳米环的结构分为单环纳米环和多环纳米环.其中,单环纳米环的构建模块主要有苯或多环芳烃以及大环,与以苯或多环芳烃为模块构造的单环纳米环相比,以大环为构建模块的单环纳米环和多环纳米环不仅具有特殊的拓扑结构还具有较高的荧光量子产率、较大的空腔等特点.目前这类具有拓扑结构的纳米环分子在主客体掺杂、储能材料、多孔和有机光电材料等领域体现出重要的研究价值.因此本综述将重点对卟啉类单环纳米环、“8”字型纳米环、纳米格以及更复杂的碳纳米笼的合成方法进行全面的综述.     

纳米金属有机框架在肿瘤靶向治疗中的应用

金属有机框架材料(Metal-organic frameworks, MOFs)是一类由金属离子和功能有机配体通过配位键构成的多孔配位聚合物,具有易于合成和功能化、结构可调、比表面积大以及负载量高等特点,已被广泛应用于催化、气体吸附、分离、存储、传感和检测等领域。纳米金属有机框架(Nanoscale metal-organic frameworks, NMOFs)具有纳米颗粒的特殊性质,在肿瘤治疗中显示出良好的应用前景。NMOFs自身可以作为治疗剂,也可以作为治疗剂(药物、光热剂、光敏剂和芬顿反应催化剂等)的纳米载体,进行肿瘤的被动靶向、物理化学靶向和主动靶向治疗。本综述重点介绍了将NMOFs用于肿瘤药物化疗(Chemotherapy, CT)、光热治疗(Photothermal therapy, PTT)、光动力治疗(Photodynamic therapy, PDT)、化学动力学治疗(Chemodynamic therapy, CDT),以及多种联合治疗的研究进展。最后阐述了目前NMOFs在肿瘤治疗中面临的挑战及其未来的发展前景。     

金属有机框架材料在传感分析和纳米治疗中的应用进展

金属有机框架(MOF),一类由金属节点和有连接体连接而成的多孔结晶材料,具有孔径可调、比表面积大、孔隙率高等特点,因其纳米级尺寸和可控性结构,形成的类酶催化活性的MOF材料逐渐引起科研人员的高度重视。和传统的天然酶相比,该类具有拟酶活性的纳米材料拥有许多优点,如产量高、价格低廉、稳定性好等。为了对这一快速发展的新兴领域进行概述,本综述先讨论了基于MOF介导的传感分析(比色传感、荧光传感、表面增强拉曼散射传感、化学发光传感和电化学传感),随后介绍了MOF在肿瘤治疗、药物输送和其他疾病的临床应用,最后提出MOF目前面临的挑战以及未来的研究方向。     

金纳米簇-多金属氧酸盐复合物的制备及催化选择性氧化环已烯性能研究

通过4-N,N二甲基胺基吡啶和多金属氧酸负离子形成的复合载体稳定金纳米颗粒,制得金纳米簇-多金属氧酸盐的复合物.复合物的组成以及金纳米颗粒的分布状态由XPS和TEM表征.利用多金属氧酸和金纳米颗粒的相互协助作用,使得这类复合物是一种优异的低温选择性氧化催化剂.     

共价有机框架新应用: 选择性水解二维共价有机框架制备有机纳米管

共价有机框架(covalent organic frameworks,COFs)是一类晶态有机多孔聚合物,它们通过多官能团有机单体分子缩聚形成共价键连接的二维或三维拓展网格结构[1].遵循“框架化学”构筑原理[2],COFs的结构可被预先设计并精确构筑.这类新颖材料的显著特点是其内部分布高度有序的纳米孔道且孔道形状和大小可通过改变聚合单体的对称性和尺寸进行精确调节.此外,从构效关系的角度考虑,多孔和共轭结构特征[3]使其在物质吸附、储存与分离、催化、光电和传感检测等领域均得到了引人注目的应用[4].尽管如此,开辟COFs新应用的需求仍然十分迫切.     

金属有机框架材料对Cr(Ⅵ)离子的吸附去除研究进展

重金属离子污染问题一直备受关注.开发利用多孔材料吸附去除水中重金属离子一直是材料、环境等相关学科领域的研究热点之一.金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类新型的多孔材料,具有结构多样、比表面积大、孔径可调、孔表面特征易设计调控等特点,在气体分离、催化、传感等领域表现出极大的...