ZIF-67制备的磷掺杂碳催化剂及其氧还原性能

开发高效、廉价的碳基氧还原(ORR)催化剂是质子交换膜燃料电池等先进能源系统商业化应用的关键。以金属有机框架材料ZIF-67为原料,通过热处理、磷掺杂等过程得到高性能的ORR催化剂。该催化剂对ORR具有优异的催化性能,相较于商业Pt/C催化剂,其具有更高中部电位(Half-wave potential)。与此同时,该催化剂还具有非常好的甲醇耐受性与稳定性,并对四电子催化过程具有非常高的选择性。     

基于新型金属有机框架模拟酶的电化学检测食品胆固醇体系的构建

基于金属有机框架具有模拟酶的特性,构建实时检测胆固醇电化学传感器。采用自组装的方法制备出新型的复合金属有机框架模拟酶(Fe₃O₄@Au/MOF)纳米粒子,其兼具了Fe₃O₄磁性粒子的可回收特点以及金纳米粒子的加速电子转移等优点。并利用红外光谱、透射电子显微镜以及X射线光电子能谱对制备成功的Fe₃O₄@Au/MOF的结构和形貌进行表征。借助Fe₃O₄@Au/MOF的类过氧化物酶双重催化性能使胆固醇氧化为胆甾烯三酮和H₂O₂,而H₂O₂在其进一步的催化下产生的具有氧化活性的羟基自由基可促进3,3′,5,5′-四甲基联苯胺发生氧化还原反应,进而增加了体系中电荷的移动。根据电信号的响应情况, 从而实现对胆固醇的快速定性和高效定量的检测。研究结果表明,采用循环伏安法测得优化检测体系为:反应温度为 50℃,Fe₃O₄@Au/MOF 添加量为0.0125g,扫描速率为0.10V/s,缓冲溶液pH=4;当胆固醇浓度处于0.001~1.500mmol/L时呈现良好的线性关系,线性回归方程为y=20.6401x+4.7722,R²=0.9956,最低检测限为2.7μmol/L;且检测体系具有良好的回收率和抗干扰性,在食品分析和生化分析等方面具有良好的应用前景。     

金属有机框架吸附材料的制备及表征

采用溶剂热合成方法,分别制备出Cu的对苯二甲酸骨架材料Cu(BDC)和Zn的沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）,对产物进行了高温煅烧处理,采用SEM和XRD对煅烧前后所得样品进行表征。结果表明Cu(BDC)和ZIF-8样品在煅烧后,样品均由不规则多边形块状颗粒转变为表面粗糙的类球形颗粒。可见煅烧可以使产物表面变粗糙,增大比表面积,有望在高效吸附剂领域得到广泛应用。     

改性金属有机框架光催化剂制备及水处理效能

采用简单的多级搅拌方法,利用AgCl对金属有机框架（MOF）光催化剂（MIL-100（Fe））进行改性。利用X射线衍射仪（XRD）和傅里叶红外光谱仪（FT-IR）等表征手段,证明了新型异质结材料（AgCl/MIL-100（Fe））的成功制备。以磺胺假二嘧啶（SMZ）作为目标污染物,考察了催化剂投量、污染物浓度和pH等因素对光催化去除效果的影响,并初步探讨了SMZ的降解机理和路径。结果表明,异质结的成功构建更合理的利用了光生电子（e^-）和空穴（h⁺）,加速了界面处载流子的传递,提高了材料的光催化性能。当pH = 7,催化剂投加量为0.5 g·L^-1,反应时间为1.5 h,1.0 mg·L^-1的SMZ去除率达到99.9%。在SMZ的光催化降解过程中,超氧自由基（?O₂^-）、羟基自由基（?OH）和h⁺起主要作用,主要有氧化、羟基化和脱硝3种方式。     

沉积温度对纯钛表面制备Cu掺杂羟基磷灰石涂层的影响

在钛和钛合金表面制备羟基磷灰石（hydroxyapatite, HAp）涂层能够显著提升其生物活性。HAp中进一步掺杂Cu,可以获得抗菌效果,有效避免术后感染。为研究温度对纯钛表面制备Cu掺杂羟基磷灰石（CuHAp）涂层形貌的影响,采用电化学沉积的方法,在不同温度下制备CuHAp涂层。采用扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱仪、X射线衍射仪对涂层的表面形貌、元素含量和物相组成进行表征。结果表明：随着沉积温度的升高,沉积过程中的电流密度也随之增大。沉积温度由25 ℃升高至45 ℃,会加快CuHAp涂层致密均匀的生长;但温度升高到55 ℃时,CuHAp涂层变得疏松,并且出现裂纹。沉积温度低于45 ℃时,Ca+Cu与P的物质的量比小于1.67,有利于骨生长。适当提高沉积温度,可以得到均匀致密的CuHAp涂层。     

共价有机框架材料负载贵金属钯对苯乙炔的催化加氢研究

采用"浸泡-还原"法制备了Pd0@COF-SO3H催化剂,并通过红外光谱、透射电镜、X射线光电子能谱、热重分析等分析手段对其进行表征;考察了反应时间、反应温度等因素对苯乙炔选择性加氢性能的影响;探讨了该催化剂对苯乙炔选择性加氢反应的催化机理,并对其稳定性和重复使用性进行了评价.结果 表明,在压强为105 Pa、温度为2...     

金属酞菁的二维有机框架材料的合成及其应用

金属酞菁（MPcs）二维（2D）有机框架在吸附与分离、催化、生物化学等方面具有广泛的应用价值.基于MPcs的2D框架的合成和研究,为发展新兴的具有电、磁、光和电化学特性的多功能材料提供了新的途径.文章首先介绍了构筑2D有机框架的MPcs分子单体的结构功能关系,以及2D有机框架材料的历史发展和独特功能;其次介绍了由MPcs构建的二维金属有机框架材料（MPcs-2D MOFs）和MPcs二维共价有机框架材料（MPcs-2D COFs）的合成方法;最后总结了两者在传感器、催化、能量储存和光动力治疗方面的应用.     

生物金属有机框架的研究进展

由生物分子构筑的生物金属有机框架(Biological Metal-Organic Framework,Bio MOF)是近十几年发展起来的一类新型多孔材料,属于金属有机框架材料(MOF)的一个分支.自然界中有无数多种生物分子可以作为桥连配体与金属离子配位,这些分子成为设计优良生物相容性的Bio MOF的主要来源.本文介绍了核碱基、氨基酸、肽和蛋白质作为有机配体与金属离子形成Bio MOF的研究进展,并展望其在生物领域的应用前景.     

锆基卟啉金属有机框架的合成和性质研究

卟啉广泛存在于自然界,因其优异的光物理和电化学性能而备受关注.然而,卟啉的不稳定性、自猝灭和水溶性差等固有缺陷限制了它在生物学领域的应用.近年来,在金属有机框架(MOFs)中引入卟啉分子或利用卟啉作为有机连接剂构建卟啉金属有机框架(PMOFs)成为研究焦点. PMOFs既可以克服卟啉的局限性,又兼具卟啉与MOFs各自的独特性.文章通过改变反应条件,合成了3种不同形貌特征的锆基卟啉金属有机框架PCN-224,这种材料不仅保持了卟啉在红光照射下产生单线态氧(¹O₂)的特点,还可作为药物载体,为PMOFs的结构调控和生物学应用提供了新思路.     

具有核壳结构的金属有机框架纳米材料的研究进展

多组分无机纳米粒子(NPs)和金属有机框架(MOFs)的可控一体化,正在引领着多种新型多功能材料的形成.具有核壳结构的金属有机框架纳米粒子(NP@MOF),综合了多组分无机纳米粒子和金属有机框架(MOFs)协同性质,NP@MOF材料的突出优点是:它的组成具有无限选择性、壳上孔径具有可调性、核壳具有多功能性,这种突出的独特功能使得人们争相洞察其未来发展.主要综述了具有核壳结构的多组分金属有机框架纳米粒子的制备方法和研究进展,最后介绍了其在多相催化、气体存储等方面的应用.     

金属有机骨架材料的应用研究

金属有机骨架(MOFs)是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物,本文对该材料在气体吸附、电化学、催化、载药材料等方面的应用进行了介绍。     

基于金属有机框架材料UIO-66的荧光传感器检测美洲大蠊多肽

利用金属有机框架材料UIO-66构建荧光传感器,开发了一种能够快速检测美洲大蠊肽的方法。实验表明美洲大蠊多肽DPSFNSWG-NH₂可以有效淬灭UIO-66的荧光,基于美洲大蠊多肽和UIO-66材料之间的荧光内滤效应（Inner Filter Effect,IFE）,构建了一种“turn-off”型荧光传感器用于美洲大蠊多肽的检测。该体系中,UIO-66作为荧光的供体,美洲大蠊多肽DPSFNSWG-NH₂作为荧光的淬灭剂,在最佳条件下,所设计的荧光传感器线性范围为50.00~600.00μg/mL,检测限为34.56μg/mL,且具有良好的重复性和稳定性。同时,该荧光传感器成功用于加标人尿液样品中多肽的检测。     

氮掺杂多孔碳的制备及其电化学性能研究

利用溶剂挥发结合高温热聚合法制备了氮掺杂多孔碳(NPC)材料,并通过SEM、TEM、TG、N_2吸附-脱附、XPS等表征手段对样品的微观形貌结构和元素组成进行了分析.结果表明,氮元素掺杂明显增加材料的比表面积和孔体积,当制备的氮掺杂多孔碳材料的含氮量为4.2%(原子分数)时,它的比表面积高达422.0m~2/g高于没有氮掺杂样品的301.1m~2/g.此外,采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对NPC材料的电化学性能进行了深入研究.测试结果表明氮元素掺杂能够明显增加材料的比电容量,降低材料的内阻,极大提高碳材料的电化学性能.在0.5A/g的电流密度下,通过氮元素掺杂使得材料的比电容从83.8F/g提高至162.8F/g,内阻值从1.39Ω降低至0.47Ω;并且所得的氮掺杂多孔碳样品具有良好的倍率性能和循环稳定性.     

光热响应金属有机框架材料的应用研究进展

光热响应金属有机框架(MOF)材料是环境功能材料的一个前沿分支.这类材料具有特殊的结构、开放的活性位点和可逆的结构转变等理化特性,引起了不少学者的兴趣.本文详细阐述光响应客体分子,如螺吡喃、偶氮苯、二芳基乙烯等光敏分子的结构异构转换机理,并介绍光响应MOF材料的应用领域;同时,详细讨论热响应客体分子聚(N-异丙基丙烯酰胺)和聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯,及热响应MOF材料的应用前景.在此基础上,提出光热响应MOF材料设计开发的理论思路,并对未来光热响应MOF材料的研究方向进行展望.     

基于纳米四氧化三铁的光电化学传感器及其对过氧化氢的检测研究

为实现对过氧化氢的高灵敏度检测,合成了表面具有葡聚糖(dextran)配体的纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)材料,并将其应用于制备光电化学(photoelectrochemical, PEC)传感器.所合成的Fe₃O₄纳米材料不仅具有光电转换能力,而且表现出传统纳米材料所缺乏的对过氧化氢的直接催化性.同时利用Fe₃O₄纳米材料光电性能和催化特性制作的PEC传感器表现出对过氧化氢良好的传感特性,可以实现过氧化氢的传感检测.最终在0-4 mmol/L的过氧化氢浓度范围内,达到了2.39 nA/mmol·L^-1的灵敏度,以及0.13 mmol/L的最低检测限,实现了对过氧化氢的高灵敏度检测.     

金属有机框架材料在光催化领域的应用

金属有机框架(MOFs)材料具有比表面积大、结构可调控、孔隙度高等特点,在许多领域都有潜在的应用价值.本文综述了近年来MOFs在光催化制氢、CO₂的还原、光催化降解方面的研究.此外,本文还探讨了MOFs作为催化材料的优点,对其应用前景进行展望.     

一种新型含锌金属有机框架材料的合成及荧光性能研究

利用硝酸锌和1,2,4-三氮唑为原料制备了一种结构新颖的金属有机框架材料(Zn-MOF),晶胞参数为:a = 7.64Å b = 9.96Å, c = 17.55Å, α = β= γ = 90°。并对其进行了红外光谱测试、热重分析、单晶和粉末X射线衍射等结构表征,对其荧光性能进行了研究。结果表明:该化合物能够定量检测水环境中的Fe³⁺的浓度,检测限为1.0×10^-7 M。     

基于镍-对苯二甲酸的金属有机框架化合物制备及电容性能研究

以六水合硝酸镍和对苯二甲酸为原材料,以水热反应法制备了一种镍基金属有机框架化合物(MOFs)。用X射线衍射技术、循环伏安法和恒流充放电法对合成产物的结构和性能进行了表征,考察了水热反应温度和反应物的摩尔比对合成产物的结构和电容性能的影响。测试结果表明,在反应温度为180℃,硝酸镍与对苯二甲酸的摩尔比为1∶1时,合成得到的MOFs材料具有高比电容。在1 A/g的电流密度下,放电时间长达477 s,比电容高达1 403 F/g。在10 A/g的电流密度下恒流充放电1 000次后,保持了初始电容值的45%。