Ag/AgCl/ZIF-8复合材料的制备及其对NO光催化氧化性能的研究

采用室温沉淀法合成菱形十二面体晶体结构ZIF-8(一种Zn金属有机框架材料), 然后通过光还原沉积法将Ag/AgCl纳米颗粒沉积于ZIF-8表面, 得到Ag/AgCl/ZIF-8复合光催化剂, 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积测试法(BET)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等一系列表征手段对其晶体结构、形貌、比表面积及吸光性能等进行了表征. 以低浓度NO作为目标去除污染物, 系统研究了Ag/AgCl/ZIF-8复合材料对NO的可见光催化氧化性能, 并对其反应机理进行了深入分析. 结果表明: (1) Ag/AgCl/ZIF-8复合材料中Ag⁰表面等离子体共振(SPR)效应增强了可见光的吸收; (2) ZIF-8具有大的比表面积, 使其能富集更多的氧分子和NO分子, 促进生成超氧自由基和NO光催化氧化; (3) 复合材料中光生空穴能够转移到AgCl的表面氧化Cl^-为Cl⁰, Cl⁰具有强氧化性, 一方面促进了NO光催化氧化, 另一方面有效抑制了光生电子-空穴的复合, 提高了催化剂的稳定性.     

基于间苯三酚及其衍生物构筑新型有机多孔材料

有机多孔材料凭借其高比表面积、孔道可调性、易功能化修饰和结构多样性等特征,在催化、能源、吸附与分离等多个领域中展现了巨大应用潜力.对多官能度有机化合物单体以及高效聚合反应的巧妙应用,为新型有机多孔材料的创制提供了强有力的工具,成为该领域的研究热点.以C₃对称型的间苯三酚及其衍生物为例,综述了其在一系列新型有机多孔材料高效构筑中的最新研究进展.     

ZIF-8/碳纳米管复合材料的制备及其用于4-氯苯酚电化学传感

以聚乙烯吡咯烷酮K30为分散剂,碳纳米管(CNTs)为导电增强材料,二水合乙酸锌和2-甲基咪唑(MeIM)为前驱体,合成出一种Zn-MeIM金属有机框架材料(ZIF-8)与CNTs的复合材料(ZIF-8@CNTs).研究表明,与ZIF-8及CNTs相比,所制备的ZIF-8@CNTs对4-氯苯酚(4-CP)的电化学氧化表...     

磁性Co/C纳米复合材料的合成及其对水中刚果红吸附性能研究

介绍一个由科研成果转化形成的大学综合化学实验,本综合实验设计以金属有机框架材料ZIF-67为前驱体,通过高温热解法合成磁性Co/C纳米复合材料,并将其应用于水中刚果红有机染料的吸附性能研究。在本实验中用X射线粉末衍射仪和扫描电镜对材料的基本结构和形貌进行了表征,利用紫外-可见分光光度计绘制了刚果红的标准曲线,并详细考查了磁性Co/C纳米复合材料对刚果红染料的吸附性能,且对吸附动力学和吸附等温线进行了拟合和分析。本实验操作简单,实验结果稳定,适用于大学生综合化学实验。本实验涵盖了无机-有机杂化材料合成、结构表征、有机染料浓度定量分析、动力学和吸附等温线的测定以及数据拟合分析等化学专业基础和实验操作技能,不仅有利于提高学生的综合实验能力,也可以培养学生的科研兴趣,拓展学生的视野。     

Ni掺杂ZIF-65复合材料的制备及其电催化析氧性能

以ZIF-65作为前驱体,通过简单的化学沉淀法对其进行了镍的掺杂。X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征结果显示成功合成了形貌均匀的Ni掺杂ZIF-65。我们检验了ZIF-65以及Ni掺杂ZIF-65在三电极体系中的电催化氧析出反应的活性。结果表明Ni的掺杂提高了ZIF-65的电催化活性,并优于传统贵金属催化剂二氧化钌的电催化性能。     

ZIF-8基复合材料高效、稳定电催化还原CO2

电催化CO₂还原反应(eCO₂RR)受到催化剂本征活性以及传质的限制，导致材料的催化活性低、反应起始电位高等问题。我们以类沸石锌盐咪唑骨架(ZIF-8)材料为研究对象，探究了不同粒径ZIF-8材料的eCO₂RR性能。优选粒径为50 nm的ZIF-8材料，进一步引入碳纳米管(CNT)作为其导电基底材料，通过原位生长，构建了复合材料ZIF-8-50@CNT的多级孔结构和疏水界面。eCO₂RR实验结果表明，CNT的引入提高了催化剂的导电性，优化后的复合材料有效地降低了反应的起始电位。在-1.1 V (相对可逆氢电极(RHE))电位下，CO部分电流密度为15.6 mA·cm^-2，ZIF-8-50@CNT催化剂的比表面活性提升了3.5倍(相比ZIF-8-50)，塔菲尔斜率降低到136 mV·dec^-1。并且产物CO的选择性和稳定性得到了提高，在宽电势窗口-0.9~-1.2 V (vs RHE)内，CO的法拉第效率(FE)保持在80%以上。在10 h稳定性测试中，催化剂活性保持稳定，整体增强了复合材料eCO₂RR的性能。     

磁性Co/C纳米复合材料的合成及其对水中刚果红吸附性能研究

This comprehensive experiment has successfully introduced the frontier of scientific research into undergraduate laboratory teaching. A magnetic Co/C nanocomposite was synthesized by using ZIF-67 as the precursor. Upon calcination at high temperature in inert atmosphere, ZIF-67 was degraded and carbonized to form Co/C nanocomposite. The adsorption performance of Co/C nanocomposite for Congo Red was investigated in detail. The structure and composition of the nanocomposite were investigated by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). The concentration of Congo Red was determined by UV-Vis spectrophotometry. The kinetics data was fitted with the pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models. The adsorption isotherms were analyzed according to Langmuir and Freundlich isotherm models. This experiment covers the synthesis of inorganic-organic hybrid material, characterization of materials, concentration determination of dyes, analysis of dynamics data and adsorption isotherms. Therefore, this experiment enables students to practice their experimental skills, increase their interest in scientific research, and broaden their professional knowledge.     

ZIF-8基复合材料高效、稳定电催化还原CO2

电催化CO₂还原反应(eCO₂RR)受到催化剂本征活性以及传质的限制,导致材料的催化活性低、反应起始电位高等问题。我们以类沸石锌盐咪唑骨架(ZIF-8)材料为研究对象,探究了不同粒径ZIF-8材料的eCO₂RR性能。优选粒径为50 nm的ZIF-8材料,进一步引入碳纳米管(CNT)作为其导电基底材料,通过原位生长,构建了复合材料ZIF-8-50@CNT的多级孔结构和疏水界面。eCO₂RR实验结果表明,CNT的引入提高了催化剂的导电性,优化后的复合材料有效地降低了反应的起始电位。在-1.1 V(相对可逆氢电极(RHE))电位下,CO部分电流密度为15.6 mA·cm^-2,ZIF-8-50@CNT催化剂的比表面活性提升了3.5倍(相比ZIF-8-50),塔菲尔斜率降低到136 mV·dec^-1。并且产物CO的选择性和稳定性得到了提高,在宽电势窗口-0.9～-1.2 V(vs RHE)内,CO的法拉第效率(FE)保持在80%以上。在10 h稳定性测试中,催化剂活...     

具有肿瘤荧光成像性能的核壳纳米过氧化氢酶模拟物

运用微波法在硅核壳荧光材料的表面修饰了2-(二吡啶甲胺基)丙酸的锰配合物,获得具有荧光性能的锰-硅核壳纳米结构复合物,运用IR,UV,TEM等方法表征了纳米复合物的结构。H2O2岐化实验显示锰-硅核壳纳米复合物具有较好的过氧化氢酶模拟特性,是一种新的纳米过氧化氢酶模拟物。体外细胞荧光成像研究表明2-(二吡啶甲胺基)丙酸修饰的纳米球不能进入肿瘤细胞内,而锰-硅核壳纳米复合物能进入肿瘤细胞内,具备良好的肿瘤靶向性,显著提高肿瘤荧光成像效果,可作为新型的肿瘤成像剂。     

基于金属有机框架载体的免疫球蛋白G印迹材料的构筑及其识别性能研究

以人免疫球蛋白G (Ig G)作为模板分子,利用模板固定化与表面印迹技术相结合策略制备新型、高效的蛋白印迹材料.为了增加印迹材料的分离效果,金属有机框架UIO-66被作为模板蛋白固定化的纳米载体.同时为了提高印迹材料的识别性,在其制备中加入了两性离子单体.研究结果表明,UIO-66晶体呈现出规则的正八面体形状,由它所制备的印迹材料(UIO-66@MIPs)展现出优异的比表面积(362.5 m2/g).此外,通过对印迹聚合物制备过程中两性离子单体用量的优化,发现其占功能单体总质量20%时,可以获得最佳的识别性.吸附实验研究结果表明,UIO-66@MIPs可在浓度为2.0 mg/mL的Ig G溶液中达到饱和吸附,其饱和吸附量可达217.4 mg/g,最大印迹因子为2.48,吸附平衡时间为50 min.另外,选择性和竞争性吸附实验表明,与非印迹材料相比,UIO-66@MIPs对Ig G具有更强的亲合能力,并可以从混合蛋白溶液中高效分离Ig G.本文的研究结果将为构筑高性能Ig G识别材料提供新的思路,对设计高效、廉价的新型冠状病毒检测试剂奠定理论基础.     

金属有机骨架材料ZIF-8富集黄芩中黄芩苷的新方法

本工作旨在探索MOFs材料高效富集黄芩中黄芩苷的新方法,拓展MOFs在吸附领域的用途.溶剂热法合成了沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8）,并进行了结构表征,以确保其准确合成.研究了ZIF-8对黄芩苷的吸附规律和作用机理：ZIF-8对黄芩苷的吸附符合准二级动力学方程,平衡吸附数据符合Langmuir吸附等温模型.采用响应面法（RSM）得到优化后的最佳吸附参数,在此条件下,ZIF-8对黄芩中黄芩苷的吸附率高达98.22%,且对黄芩中其它成分吸附效果不显著,以pH 6.8的PBS溶液作解吸液,ZIF-8对黄芩苷的解吸率为62.46%,而黄芩苷的纯度由吸附前的21.55%提高到解吸后的64.27%,且ZIF-8在吸附前后稳定性良好,回收率达到83.50%.因此,ZIF-8在吸附纯化黄芩苷方面具有潜在的应用价值.     

基于共价有机框架复合材料的锂硒电池应用

本文利用溶剂热反应方法,在多壁碳纳米管(MWCNTs)管壁上生长了共价有机框架(TpPa-COF)材料,并将这种核壳多壁碳纳米管/共价有机框架纳米复合材料(MWCNTs@TpPa-COF)成功应用在锂硒电池上。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对材料结构进行表征,结果表明多壁碳纳米管和共价有机框架材料成功复合。电化学测试结果表明,该材料在电流密度3C(1C=675mA·g~(-1))下的质量比容量为463.5 mAh·g~(-1),500次循环后能保持99%的库仑效率,表明锂硒电池具有优异的循环稳定性和较长的循环寿命。     

热磁双重响应性载药微囊的制备及其性能研究

采用LbL模板技术,将天然聚电解质壳聚糖CS和海藻酸钠ALG、磁性纳米颗粒Fe3O4或带负电荷或双亲性磷脂在单分散胶体表面进行组装,制备了一种具有热磁双重响应性的新型载药微囊.通过透射电镜、激光共聚焦显微镜、zeta-电位分析仪、紫外分光光度计等对微囊结构及载药、释药性能进行了表征.实验结果表明:微囊的载药量最高可达到22.40%,且具有磁导向作用.微囊外层组装具有热敏性质的磷脂层能有效地克服壳聚糖/海藻酸钠微囊通透性大而导致在较低温(正常生理环境)的输送过程中药物泄漏问题,而在较高温条件下又可使药物迅速释放,从而实现药物的可控释放.     

金属有机骨架及其复合材料在食品安全检测中的应用

酶抑制剂筛选是药物开发的重要途径之一. 酶的三维结构易受到温度、盐浓度等外界因素的干扰,导致其催化活性和稳定性降低,增加了药物筛选成本. 因此,通过酶与载体之间的相互作用对其进行固定化,提高酶结构稳定性,已成为保持酶活力的重要策略. 基于固定化酶从复杂样品中筛选酶抑制剂也成为了药物研发的热点领域. 近年来,金属有机框架材料（metal-organic frameworks, MOFs）因其具有孔径可调、比表面积大、结构简单、环境稳定等特点,被认为是酶固定化的理想载体,为实现酶抑制剂高效筛选提供了新的解决方案. 总结了以MOFs为载体的酶固定化方法及其在抑制剂筛选和应用的相关研究进展,对MOFs酶固定化和药物筛选的机遇和挑战进行了展望.     

一种高比表面积共价有机框架材料的合成及药物缓释性能

合成了一种具有较高比表面积(S_BET=1804 m ²/g)的新型二维共价有机框架(COF)材料(JUC-516), 并将其应用于模拟人体体液(SBF)中模拟动物体内的药物缓释, 取得了较理想的效果. 通过Materials Studio模拟、 粉末X射线衍射(PXRD)、 N₂吸附-脱附分析、 扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等方法表征了所得COF材料的结构, 证实JUC-516是一种基于AA堆积hcb拓扑、 具有高结晶度和球状形貌的共价有机框架材料.     

NiMoO4纳米线@ZnCo MOF(350)核壳结构复合材料的制备及其析氧电催化性能

采用液相合成法成功合成了一种新型的ZnCo金属有机骨架（MOF）纳米晶原位生长于NiMoO₄纳米线（NWs）表面的复合材料NiMoO₄ NWs@ZnCo MOF。经350 ℃低温热处理（所得产物命名为NiMoO₄ NWs@ZnCo MOF（350））后,仍旧较好地保持了前驱体的结构和形貌,但在ZnCo MOF内部出现了极少量的Co₃O₄相,证明发生了轻微热解。化学键C—O—Mo和相异质界面处产生的大量氧空位可以成为活性位点的来源。新的Co₃O₄相的形成也导致异相界面的进一步增加。此外,少量的热解使核壳结构表面更加粗糙、疏松和多孔,产生更高的比表面积、更快的离子扩散路径和更好的导电性。因此经惰性玻碳电极测试,在10 mA·cm^-2电流密度下电催化剂表现出360 mV的低过电位,并保持了30 000 s的长期催化稳定性。     

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。     

基于咔唑羧酸配体构筑铁基金属有机框架及其对CO2/CH4混合气体的分离性质

通过咔唑羧酸配体(H₃L)与三核铁簇[Fe₃(μ₃-O)(CH₃COO)₆]在水热条件下反应, 合成了具有三维骨架结构的铁基金属有机框架(1). 气体吸附实验结果表明, 化合物1具有高的比表面积且对CO₂的吸附量大于对CH₄的吸附量. 理想溶液吸附理论(IAST)计算结果表明, 化合物1在100 kPa及温度分别为273和298 K下对CO₂/CH₄(体积比为0.5∶0.5)混合气体的分离比分别为3.52和3.15, 预示其可以作为一种CO₂/CH₄分离型材料.     

聚甲基丙烯酸甲酯-氯化银复合纳米微球的制备及其摩擦学性能

采用原位种子乳液聚合法合成了聚甲基丙烯酸甲酯 氯化银(PMMA AgCl)核壳结构复合纳米微球,通过透射电镜(TEM),红外光谱(IR),热分析(TG DTA)和X射线粉末衍射(XRD)等测试手段对其结构及性能进行了表征.在四球试验机上对其摩擦学行为进行了考察,研究结果表明,PMMA AgCl核壳结构复合纳米微球用作润滑油添加剂具有良好的抗磨性能,能显著提高基础油的失效负荷.