金属有机框架(MOFs)功能材料的制备及其生物传感分析应用

来源 :曲阜师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyouan321
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金属有机框架(MOFs)材料由金属离子与有机配体组装而成的多孔杂化材料,在分离、储存、催化、传感检测、药物输送等领域具有广泛的应用。本文基于MOFs材料开发了三种荧光检测法,分别应用于血铜、水分和稀土离子的分析,包括:(1)发展了一种基于MOFs(ZIF-8)包覆荧光银纳米簇(AgNCs)的铜离子荧光微阵列分析法(第二章)。常温下,在红色荧光的AgNCs表面修饰牛血清白蛋白(BSA),借以通过蛋白介导仿生矿化途径包覆ZIF-8壳层,制得AgNCs-BSA@ZIF-8纳米复合材料。研究表明,通过引入BSA和ZIF-8包覆AgNCs,不仅显著提高了其水相稳定性和荧光强度,而且赋予了AgNCs-BSA@ZIF-8材料特异性吸附和识别铜离子的能力,进而导致其结构坍塌和荧光猝灭。将制备的荧光复合材料固定于具有亲水-疏水浸润性微井阵列上,开发了一种高通量的荧光微阵列分析技术,实现对血液中铜离子高灵敏的传感分析,检测线性范围为4.0×10-4-160?M。(2)研制了基于柠檬酸钠调节作用的Cit-Tb-MOFs和Cit-Eu-MOFs两种荧光功能材料,并应用于制作“荧光墨水”以及对有机溶剂中含水量的分析(第三章)。以BSA为模板,对苯二甲酸钠盐为有机配体,通过蛋白介导的仿生矿化途径,分别制得荧光Tb-MOFs和Eu-MOFs材料,进而引入柠檬酸钠分别形成Cit-Tb-MOFs和Cit-Eu-MOFs纳米复合材料。研究发现,该复合材料与水接触即发生特异性荧光猝灭现象,且干燥后荧光即能恢复,呈现灵敏的湿度响应特性。由此将该纳米复合材料固定于具有疏水基底的微井阵列上,发展了一种高通量的荧光分析法,用于有机溶剂中含水量的速测。此外,考察了采用该纳米复合材料制作“荧光墨水”的可行性。结果表明,该材料尚可望用于特殊基体表面湿度控制、商标防伪和加密技术等领域。(3)建立了一种基于Zn-MOFs载体材料的稀土离子荧光检测方法,分别用于废水中Eu3+和Tb3+离子的速测(第四章)。在水热反应条件下,引入含有多个羧基的有机配体2,4,6-三甲基-1,3,5-三亚甲基氧对苯甲酸与锌离子反应制得Zn-MOFs材料,用以作为高比表面的多孔功能载体,分别与稀土Eu3+和Tb3+离子作用形成红色和绿色荧光产物。结果表明,不同浓度的稀土离子与Zn-MOFs材料中剩余羧基官能团作用,其形成的产物具有不同的荧光强度,由此建立了两种高效荧光法分别应用于废水中Eu3+和Tb3+离子的分析,检测线性范围分别为1.0 nM-2.0?M和1.0 nM-50.0?M,同时,抗背景干扰能力较强。该MOFs载体材料可望在稀土离子的吸附、检测与回收利用方面具有广泛的应用潜力。
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