高稳定MOFs的后修饰及其应用于电致化学发光传感器研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanghai19881016
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近十几年来,金属有机骨架(MOFs)由于其大的比表面积、永久的孔隙率、可调控的孔道、易修饰等特点使得其在气体存储与分离、催化、药物运输、生物传感等领域都有着潜在的应用,因此MOFs受到了越来越多的研究者们的关注与青睐。其中由于MOFs大的比表面积能极大的增加发光试剂的固载量,使得它在电致化学发光传感器(ECL)构建中有着许多应用。但是,由于大多数MOFs的水稳定性很差,导致钌配合物在测试过程中容易渗漏,这会影响ECL传感器的稳定性。因此寻找高稳定性的介孔MOFs和稳定的固载方法来固载发光试剂是很有必要的。基于以上几点,本论文选择高稳定的MOFs进行后修饰嫁接钌配合物,合成高稳定的新型ECL发光材料,并以黏蛋白(MUC1)为检测的目标物,构建了一系列具有优良性能的ECL传感器。通过X-射线衍射分析(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和电分析化学技术等表征技术对所制得的MOFs后修饰材料和其构建的ECL传感器进行了表征。本论文证明通过使用高稳定的MOFs固载发光试剂来提高ECL的强度和稳定性,是一种设计和构建高性能ECL材料的可行策略,这为开发高灵敏度和高选择性的ECL传感器提供了新的方法。该论文的研究工作主要分为下几个部分:1高稳定介孔MOFs的后修饰及其在电致化学发光传感器构建中的应用本工作用ZrOCl2·8H2O与2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪(H3TATB)反应制备了高稳定的介孔MOF(PCN-777)。然后,利用Zr4+与羧基之间的强配位键将钌络合物嫁接到PCN-777上,再将聚乙烯亚胺(PEI)和金纳米粒子(AuNPs)修饰到制得的Ru-PCN-777上,得到AuNPs-PEI@Ru-PCN-777。AuNPs-PEI@Ru-PCN-777具有以下优点:第一,PCN-777是一种水稳定性高的介孔MOF,因此钌配合物不仅可以存在于PCN-777表面,还可以嫁接到PCN-777内部,这将大大增加钌配合物的固载量。第二,由于钌配合物是通过其羧基与PCN-777中的金属簇之间强的配位键嫁接到PCN-777上的,且PCN-777在水中较稳定,这就有效的避免了在测试过程中发光试剂的渗漏,从而提高了传感器的稳定性。第三,由于PCN-777的介孔性,使PCN-777表面和内部的Ru(bpy)2(mcpbpy)2+都能被电子有效激发,从而提高了钌配合物的利用率。考虑到AuNPs-PEI@Ru-PCN-777的上述优点,我们利用它构建了ECL传感器,并结合其他信号放大策略,实现了对黏蛋白1(MUC1)的超灵敏检测。2二维MOFs纳米片的后修饰及其在电致化学发光传感器中的应用金属有机骨架(MOFs)由于其有序的孔隙度和高的比表面积可以大大提高发光试剂的固载量,从而在ECL免疫分析中受到越来越多的关注。然而,在MOFs中,发光试剂的利用率受到长的离子/电子迁移路径和离子/电子扩散约束的限制。为了克服这些缺点,我们利用二维MOFs纳米片作为载体来固载发光试剂,这可以有效地缩短离子/电子的传输距离,缓解离子/电子的扩散约束,从而增强发光试剂的利用率,得到强的ECL信号。因此,本工作通过HfCl4与1,3,5-三(4-羧基苯基)苯(H3BTB)反应制备了二维MOF纳米片(Hf-MOL)。然后,通过Hf4+与羧基之间的强配位键将Ru(bpy)2(mcpbpy)2+嫁接到Hf-MOL中。将聚乙烯亚胺(PEI)修饰到Ru-Hf-MOL上作为钌配合物的共反应试剂,得到PEI@Ru-Hf-MOL。考虑到MOL的上述优点,本工作利用制备的PEI@Ru-Hf-MOL构建了ECL传感器,并结合邻位触及策略实现了对目标物MUC1的简单、快速、灵敏的检测。
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