金属有机骨架复合材料生物传感器检测肿瘤标志物的应用进展

生物传感器是传统肿瘤标志物检测方法的有效替代方法,而基于金属有机骨架(MOF)复合材料的生物传感器在肿瘤标志物检测方面具有速度快、灵敏度高、检出限低、成本低等优点.综述了MOF及其复合材料的分类,介绍了基于MOF复合材料的生物传感器在检测肿瘤标志物方面的应用进展,并对基于MOF复合材料的生物传感器未来发展趋势进行了展望...     

MOF基水凝胶材料的制备及其应用

近年来,金属-有机骨架材料(MOFs)因为具有优异的骨架结构、丰富的孔隙度和多功能性,吸引了众多研究者的注意,各种各样的MOFs材料和MOF基复合材料被研制。但是由于MOFs大多以晶体和粉末的形式存在,其本身的刚性和易碎性限制了它的实际应用,同时MOFs在溶液中的不稳定性会导致材料的分解,一些高结晶度的MOFs还十分脆弱易碎且不易加工,因此有研究者将MOFs与水凝胶相结合,开发出许多具有优异性能的MOF基水凝胶材料。本文综述了MOF基水凝胶材料近年的研究进展,重点介绍了MOF基水凝胶的种类及其与其他材料的协同作用,讨论了MOF基水凝胶在传感、催化、水处理、伤口敷料和药物载体等方面的优势。MOF基水凝胶具有的可加工性、稳定性、易处理性为MOFs在实际应用中的研究具有指导意义。我们概述了纯MOF水凝胶、MOF@生物有机大分子水凝胶、MOF@生物相容性水凝胶,其他MOF基复合水凝胶的最新进展以及这些复合材料的应用。     

金属-有机框架材料在液相催化化学制氢中的研究进展

金属-有机框架(MOFs)材料是由金属簇节点或金属离子与有机配体连接而成的典型的无机-有机杂合物, 作为一类新兴的无机多孔晶态材料, MOFs因具有高度有序的多孔性、 结构可裁剪性、 高比表面积及灵活多变的骨架类型等优点而在工业合成、 能源开发、 环境治理和生物制药等领域展现出广阔的应用前景. 本文从氢能源的开发利用出发, 总结了近年来MOFs基纳米复合材料在催化化学制氢方面的研究进展. 讨论了常见的含氢量高的化学储氢材料, 包括氨硼烷、 甲酸和水合肼等; 催化材料主要有单一MOFs、 MOF基贵金属和非贵金属复合材料及MOF基衍生材料等. 最后, 对MOF基复合材料在液相催化化学储氢中的应用前景进行了展望.     

金属有机框架材料在催化领域的研究现状与展望（英文）

金属有机骨架材料(MOF)又称多孔配位聚合物(PCP),是一类由金属团簇和有机配体通过配位作用形成的新型晶态多孔材料.近30年, MOF材料在催化领域受到了广泛的关注和研究.MOF的多孔结构和高比表面积可以实现催化位点的空间分离并促进物质传输,从而提高催化活性.MOF可以像均相催化剂一样在原子精度进行灵活剪裁和调控,同时具有非均相催化剂易分离回收的优势.通过结合均相和非均相催化剂的优点, MOF表现出了诸多优于传统催化材料的独特性质.本文首先简要介绍了MOF基催化材料设计的基本原理和MOF应用于催化的独特性,其次对MOF在催化中面临的瓶颈和局限进行了论述,最后指出了MOF在未来催化领域中潜在的独特应用前景.MOF材料中金属节点、有机配体和孔空间都可以进行灵活功能化,从而赋予催化活性.金属节点上的不饱和配位点可作为路易斯酸催化中心.配体可以通过修饰不同功能基团从而赋予催化活性.此外,金属节点和有机配体还可以通过接枝外来催化位点进行功能化.更重要的是, MOF孔空间可以限域客体活性单元,极大扩展了活性位的来源.MOF还可以作为前驱体通过化学转化获得多孔碳、金属化合物及其复合材料.MOF的高...     

基于MOF修饰的亚硝酸盐电化学传感器的研究进展

简单介绍了亚硝酸盐电化学传感器的基本原理和结构，详细综述了基于MOF材料修饰的亚硝酸盐电化学传感器的研究进展。其中包括原始MOF以及基于碳材料、金属纳米粒子、金属氧化物、蛋白/酶修饰的MOF复合材料等五个方向，阐述了不同类型MOF材料出色的理化性质和传感性能，以及构建亚硝酸盐电化学传感器的检测原理、检出限与实际样品应用等，最后展望并讨论了未来基于MOF材料可构建的亚硝酸盐电化学传感器的研究方向。     

金属-有机框架衍生中空超级结构的研究进展:合成与应用（英文）

金属-有机框架(MOF)衍生功能材料的合理设计对于其应用具有重要意义.以简单MOF衍生物为基本单元组装成中空超级结构(HSSs)是提升材料性能的有效策略.目前关于MOF衍生物的综合评述已有诸多报道,然而鲜少针对HSSs的构筑和应用.本文系统总结了MOF衍生HSSs相关研究的最新进展.首先,根据结构差异将MOF衍生HSSs分为5种类型;其次,总结了由MOF衍生物构建HSSs的策略,着重阐述如何设计MOF前驱体和选择转化条件;随后,展示了MOF衍生HSSs在能源和催化相关领域的一些应用;最后,提出了MOF衍生HSSs研究领域所面临的挑战和机遇,旨在为MOF衍生材料的结构设计和性能强化提供一些思路.     

基于二氧化锰和金属有机框架化合物协同作用构建的立体复合阵列超级电容器电极

以硝酸锌、硝酸锰和2-甲基咪唑为原料,采用多步计时电位法和静置法,制备了氧化锌-二氧化锰-金属框架有机化合物（ZnO-MnO2-MOF）复合材料阵列电极。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等技术手段对比分析了该复合材料的结构和形貌,并采用循环伏安法、恒电流充放电、电化学阻抗和循环充放电法研究了电极的电化学性能。 结果表明,与氧化锌-二氧化锰（ZnO-MnO2）复合材料阵列电极（Csp=121 F/g,j=2.5 A/g）相比,由于二氧化锰和金属有机框架化合物（MOF）的协同作用,修饰MOF后的ZnO-MnO2-MOF复合材料阵列电极具有较小的内阻,电容器比电容（Csp=146 F/g,j=2.5 A/g）性能提升了20%,具有更好的可逆法拉第反应和稳定性。     

金属氧化物@金属有机骨架复合材料研究进展

金属有机骨架(Metal-Organic Framework,MOF)复合材料是一种新型功能性材料,其中金属氧化物@MOF复合材料因结合了金属氧化物和MOFs的许多特性而受到人们的广泛关注,成为近年来MOFs材料研究的一个重要方向。本文综述了金属氧化物@MOF复合材料制备方法的研究进展,主要包括外延生长法、气相沉积法、模板法等,并分析了它们各自的优缺点;概述了金属氧化物@MOF复合材料在催化、传感、生物医药、吸附与分离方面的具体应用性能,以及在电化学研究领域的潜在应用;并提出今后金属氧化物@MOF复合材料研究的主要方向是开发简单高效的制备方法、选取新功能性金属氧化物以及探索复合材料的其它新型结构,以拓展其在工业上的应用。     

二维金属有机框架纳米片的合成及在超电容和电催化领域的应用

二维金属有机框架(2D MOF)纳米片具有丰富且易暴露的表面活性位点、 高度有序的孔结构以及多样且可调的化学成分, 在电化学能量存储与转化中有利于降低反应电位, 提高扩散速率和反应速率. 关于2D MOF应用于电化学存储与转化的研究已有大量报道. 本文综合评述了近几年2D MOF的合成进展及其在超电容(SC)、 析氧反应(OER)、 析氢反应(HER)、 氧还原反应(ORR)和二氧化碳还原反应(CRR)的应用, 并对2D MOF作为电催化材料的研究现状和发展前景进行了总结与展望.     

金属有机骨架材料在气体分离膜中的应用

金属有机骨架(Metal organic frameworks,MOF)是一种新型材料,有着比表面积高、孔径可调等优点,以此为基础制备MOF膜克服了 MOF材料界面相容性和热稳定性差的缺点,在气体分离领域具有良好的应用前景.本文介绍了 MOF膜的功能层应用、物理共混、界面聚合以及接枝改性;简述了每种方法对不同气体分离性...     

The Surge of Metal–Organic-Framework (MOFs)-Based Electrodes as Key Elements in Electrochemically Driven Processes for the Environment

Metal–organic-frameworks (MOFs) are emerging materials used in the environmental electrochemistry community for Faradaic and non-Faradaic water remediation technologies. It has been concluded that MOF-based materials show improvement in performance compared to traditional (non-)faradaic materials. In particular, this review outlines MOF synthesis and their application in the fields of electron- and photoelectron-Fenton degradation reactions, photoelectrocatalytic degradations, and capacitive deionization physical separations. This work overviews the main electrode materials used for the different environmental remediation processes, discusses the main performance enhancements achieved via the utilization of MOFs compared to traditional materials, and provides perspective and insights for the further development of the utilization of MOF-derived materials in electrified water treatment.     

机器学习筛选用于气体吸附分离和存储的金属有机骨架材料

金属有机框架（Metal-organic framework ,MOF）因其高孔隙率、高比表面积和结构可调性,在气体吸附分离领域广泛应用。随着MOF数量激增,传统分子模拟和实验方法验证MOF性能成本高且速度慢,因此目前MOF筛选工作已转向高通量计算辅助的机器学习（Machine-learning,ML）。机器学习作为一种高效的大数据处理方法,能够在高通量筛选（High-Throughput Computational Screening,HTCS）的基础上对数据进行拟合,从而快速而准确地筛选出气体吸附分离材料,并深入挖掘其结构与性能之间的关系。本文回顾了近年机器学习应用于MOF筛选的研究。本文重点讨论了一些运用机器学习从大量结构中筛选出可用于CH4、H2和CO2等气体吸附分离与储存的MOF材料的工作。同时,我们梳理了当前MOF材料筛选工作中的研究思路和进展,并指出了机器学习在筛选MOF材料工作中面临的一些瓶颈和挑战。最后,对该领域的未来发展前景进行了展望。     

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。     

Nickel-Based Metal-Organic Frameworks as Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction (OER)

The exploration of earth-abundant electrocatalysts with high performance for the oxygen evolution reaction (OER) is eminently desirable and remains a significant challenge. The composite of the metal-organic framework (MOF) Ni₁₀Co-BTC (BTC = 1,3,5-benzenetricarboxylate) and the highly conductive carbon material ketjenblack (KB) could be easily obtained from the MOF synthesis in the presence of KB in a one-step solvothermal reaction. The composite and the pristine MOF perform better than commercially available Ni/NiO nanoparticles under the same conditions for the OER. Activation of the nickel-cobalt clusters from the MOF can be seen under the applied anodic potential, which steadily boosts the OER performance. Ni₁₀Co-BTC and Ni₁₀Co-BTC/KB are used as sacrificial agents and undergo structural changes during electrochemical measurements, the stabilized materials show good OER performances.     

Construction of visible-light-responsive metal–organic framework with pillared structure for dye degradation and Cr(VI) reduction

A water-stable mixed-linker metal–organic framework (MOF) was rationally synthesized using a controllable pillared-layer method. The prepared Co(II)–MOF shows wide-range absorption in the visible light region due to the incorporation of highly conjugated anthracene-based bipyridine ligand. Experiments suggest that the MOF is highly efficient for the photoreduction of toxic Cr(VI) ions in water under visible light. Important issues affecting photocatalytic performance, such as the influence of pH and the control of electron–hole separation by scavenger, were carefully examined. Beyond Cr(VI) ions, we also explored the photocatalytic degradation performance of the MOF using a persistent azo dye as a model substrate, where H₂O₂-involved advanced oxidation process was applied. Control experiments suggest that the introduction of environmentally benign H₂O₂ significantly enhances the degradation performance due to the generation of reactive hydroxyl radicals. The study not only demonstrates the great feasibility of the preparation of a new MOF photocatalyst through a controllable pillared-layer method, but also reveals that rational functionalization of ligand in the MOF is convenient for achieving desirable applications.     

A Multifunctional N-Doped Cu–MOFs (N–Cu–MOF) Nanomaterial-Driven Electrochemical Aptasensor for Sensitive Detection of Deoxynivalenol

Deoxynivalenol (DON) is one of the most common mycotoxins in grains, causing gastrointestinal inflammation, neurotoxicity, hepatotoxicity and embryotoxicity, even at a low quantity. In this study, a facile electrochemical aptasensor was established for the rapid and sensitive determination of DON based on a multifunctional N-doped Cu-metallic organic framework (N–Cu–MOF) nanomaterial. The N–Cu–MOF, with a large specific surface area and good electrical conductivity, served not only as an optimal electrical signal probe but also as an effective supporting substrate for stabilizing aptamers through the interactions of amino (-NH₂) and copper. Under the optimal conditions, the proposed sensor provided a wide linear concentration range of 0.02–20 ng mL⁻¹ (R² = 0.994), showing high sensitivity, with a lower detection limit of 0.008 ng mL⁻¹, and good selectivity. The sensor’s effectiveness was also verified in real spiked wheat samples with satisfactory recoveries of 95.6–105.9%. The current work provides a flexible approach for the rapid and sensitive analysis of highly toxic DON in food samples and may also be easily extended to detect other hazardous substances with alternative target-recognition aptamers.     

Flower‐like Ni(II)‐based Metal‐organic Framework‐decorated Ag Nanoparticles: Fabrication,Characterization and Electrochemical Detection of Glucose

Glucose concentration monitoring is important for the prevention, diagnosis and treatment of diabetes. In this work, a composite material of AgNPs/MOF‐74(Ni) was prepared for electrochemical determination of glucose. AgNPs/MOF‐74(Ni) was characterized by X‐ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS). The electrochemical properties of the glassy carbon electrodes modified with the AgNPs/MOF‐74(Ni) composites were characterized by cyclic voltammetry (CV) and current‐time curve (I‐t curve) with three electrode system. The determination of glucose with the electrode modified by AgNPs/MOF‐74(Ni) has a linear range of 0.01～4 mM with the correlation coefficient (R²) of 0.994. The detection limit is 4.7 μM (S/N=3) and the sensitivity is 1.29 mA ? mM^?1 ? cm^?2. In addition, this sensing system possesses reasonable reproducibility and stability. The good performance of electrochemical determination for glucose is attributed to the concerted effect of silver nanoparticles and MOF‐74(Ni) on the promotion of glucose oxidation     

Integration of Plasmonic Effects and Schottky Junctions into Metal–Organic Framework Composites: Steering Charge Flow for Enhanced Visible‐Light Photocatalysis

A wide range of light absorption and rapid electron–hole separation are desired for efficient photocatalysis. Herein, on the basis of a semiconductor‐like metal–organic framework (MOF), a Pt@MOF/Au catalyst with two types of metal–MOF interfaces integrates the surface plasmon resonance excitation of Au nanorods with a Pt‐MOF Schottky junction, which not only extends the light absorption of the MOF from the UV to the visible region but also greatly accelerates charge transfer. The spatial separation of Pt and Au particles by the MOF further steers the formation of charge flow and expedites the charge migration. As a result, the Pt@MOF/Au presents an exceptionally high photocatalytic H₂ production rate by water splitting under visible light irradiation, far superior to Pt/MOF/Au, MOF/Au and other counterparts with similar Pt or Au contents, highlighting the important role of each component and the Pt location in the catalyst.     

金属有机骨架复合材料在样品预处理中的研究进展

金属有机骨架（MOFs）材料是近几年涌现出的一类新型多功能多孔材料,以金属离子或金属簇为配位中心,与含氧或氮的有机配体通过配位作用形成多孔骨架结构。相比于其他传统无机多孔材料,MOFs具有比表面积高、孔隙率大、热稳定性好和结构与功能多样化的特点,因而被广泛用于气体存储、催化、吸附和分离等领域。MOFs复合材料在样品预处理方面的应用引起了研究者们的极大兴趣和广泛关注。由于MOFs材料和不同功能材料如高分子聚合物、碳基材料以及磁性材料组装复合,使MOFs复合材料的性能优于原来的MOFs材料。综述了近年MOFs复合材料在样品预处理的研究应用,尤其是在固相微萃取、固相萃取以及磁性固相萃取等方面的应用。     

金属-有机骨架材料在烯烃氧化中的应用

本文分别从以骨架中的金属(金属簇)为催化中心的MOF材料、利用具有催化活性的刚性有机配合物构筑的MOF材料和MOF负载催化材料三个方面详细介绍了MOF作为催化剂在烯烃氧化反应中的应用情况,分析了其各自的优缺点。具有催化活性的刚性有机配合物构筑的MOF材料稳定性较好,能够引入具有光学活性的催化剂,可以作为不对称催化氧化催化剂使用,是未来的一个研究发展方向。