论文部分内容阅读
模板法在合成一维结构纳米材料方面具有独特的优势,它不仅能够很好的复制模板结构,并可在不同条件下塑造形成特殊结构,可分为硬模板和软模板两种。模板法在合成一维金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)方面具有明显的优势,但过去研究较多的是采用硬模板方法,如碲纳米线,AAO孔径和碳纳米线,该方法的显著弊端是步骤复杂,在合成后如果得到较纯的MOF材料,需要对样品进一步处理。超分子自组装模板作为一种常用的软模板,其借助组装基元间的非共价键作用力,在结构上具有可剪裁性和可调控性。在本文研究中,我们利用超分子自组装软模板,比较容易的合成多种具有一维结构的ZIF-8材料(包括纳米线、纳米管、纳米带等)。其具有大的孔隙率、等级孔径结构和高比表面积,使ZIF-8在药物负载和酶催化等领域有着潜在的应用价值。本研究的主要成果如下:1.借助ZnSC(锌-胆酸钠)超分子自组装模板,在常温条件下合成了具有多种形貌结构的一维ZIF-8纳米材料,包括交联的纳米线,纳米管和介孔纳米带和超薄螺旋带。ZnSC模板的形貌受控于混合溶剂中DMF比例变化,增加DMF含量,可以促进ZnSC纳米线向宽带转化。而ZIF-8纳米材料的合成很大程度上取决于金属-有机聚合物的生成和ZnSC模板离解的相对速率。在DMF加入的情况下,ZIF-8的生长速度明显较快,可以很好的复制模板的微结构。一维ZIF-8纳米材料的形貌和孔径结构还受到反应物浓度、时间和溶剂宏观反应条件变化的影响。该自模板方法可拓展至合成其它ZIF材料,如ZIF-67多孔纳米线和ZIF-7纳米带,以及Zn-Co ZIFs材料。同时,一维ZIF-8纳米材料还可通过碳化,转变为碳纳米线。2.合成的一维ZIF-8纳米材料具有等级孔径结构且比表面积特别大的优点,可用于负载不同类型的药物大分子和生物酶大分子。研究表明,具有独特等级孔结构的ZIF-8纳米带对抗癌药物盐酸阿霉素(DOX)的负载效率可以达到280 mg/g,并且在药物释放过程中表现出显著的缓释特性和灵敏的pH响应释放特性。细胞毒性试验表明ZIF-8/DOX复合材料仅对癌细胞表现出较强的毒性,而本身ZIF-8材料与细胞兼容且低毒性。ZIF-8具有类似过氧化氢酶的作用,可作为仿生酶应用于生物催化反应中。其对辣根过氧化物酶(HRP)的负载量高达47%,且HRP@ZIF-8复合材料的酶活性显著地增强。这些结果均表明ZIF-8一维纳米材料可作为药物和生物分子的优良载体,并在生物传感器、生物催化、生物医学工程等生物领域有着潜在的应用前景。