稀土MOF功能納米粒子的制備及其傳感、催化應用.pdf

1、金屬有機框架(MOF)作為一種有機無機雜化材料，由于其豐富的空間結(jié)構(gòu)和光、電、磁性質(zhì)，在氣體儲存和分離、異相催化、化學傳感、發(fā)光材料和納米醫(yī)藥等方面顯示出廣泛的應用前景。近年來，設計合成MOF的功能材料已成為研究的熱點。稀土離子具有獨特的熒光性能，長的熒光壽命允許利用時間分辨熒光技術消除生物樣品、儀器及其它非特異性熒光的干擾，獲得超高的信噪比。但是，稀土離子摩爾吸光系數(shù)低，自身的熒光非常微弱，常需要天線配體增強發(fā)光。本論文利用MOF靈活

2、多變的組成和結(jié)構(gòu)，以鋱離子為中心離子設計合成了三種新型的稀土MOF功能納米粒子，作為熒光傳感器、清除劑、催化劑，建立了它們在水溶液中的熒光分析法。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)NO2-在生物體的氮循環(huán)和環(huán)境的氮循環(huán)中扮演著十分重要的角色;NO2-可能的致癌性也是一種關系到人類安全和健康的物質(zhì)。本文利用MOF結(jié)構(gòu)平臺，設計合成了一種能選擇性測定NO2-并能發(fā)光指示NO2-清除程度的MOF納米粒子—U-Tb-OBBA。U-Tb-OBB

3、A以Tb3+為發(fā)光離子，二羧酸二苯醚(OBBA)為天線分子，5-氟尿嘧啶(U)為輔助配體，通過溶劑熱法制備。U-Tb-OBBA能特異性發(fā)光測定和清除溶液中的NO2，對飲用水和人體尿液中的NO2-最低檢測濃度分別達到300 nM和800 nM，對水溶液中NO2-的清除率達4.44 mg/每克納米粒子，滿足飲用水中NO2-的清除。本文對U-Tb-OBBA特異性與NO2-作用的機理作了研究。這是第一例設計合成的具有熒光指示功能的納米粒子清除劑

4、。
　　(2)傳統(tǒng)的pH測量法（如指示劑法和玻璃電極法）并不適合生物體內(nèi)pH的測量。熒光分子探針可應用于生物體內(nèi)pH的測量，但是報道的絕大數(shù)熒光探針只適合于弱酸或弱堿范圍內(nèi)pH值的測量，能測定強酸性pH值的傳感器幾乎沒有報道。我們利用MOF結(jié)構(gòu)平臺，設計合成了一種強酸性環(huán)境中測量pH值的傳感器—稀土MOF納米粒子DMF-Tb-Phen，DMF-Tb-Phen以Tb3+為發(fā)光離子，二甲基甲酰胺(DMF)和鄰菲羅啉(Phen)為功能配

5、體，通過溶劑熱法合成。利用分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移效應(ICT)和光誘導電子轉(zhuǎn)移效應(PET)，DMF-Tb-Phen納米粒子能線性響應強酸性pH l.0～3.5范圍內(nèi)H+濃度變化，具有良好的測定特異性和穩(wěn)定性。利用DMF-Tb-Phen納米粒子成功測定了人體胃液的pH值。所制備的DMF-Tb-Phen納米粒子在溶酶體、嗜酸細胞和胃液等pH測定方面具有良好的應用前景。
　　(3)H2O2幾乎是所有氧化酶的催化產(chǎn)物，對H2O2的測定可以實現(xiàn)對

6、像葡萄糖、膽固醇、尿酸等多種生物分子的間接測定，因此，H2O2的測定在食品安全、環(huán)境保護、生物醫(yī)學和疾病診斷等多個方面具有重要意義。利用MOF結(jié)構(gòu)平臺，我們設計合成了一種能催化測定H2O2的MOF發(fā)光催化劑——稀土MOF納米粒子PA-Tb-Cu。該MOF納米粒子以間苯二甲酸(PA)、Tb3+離子和Cu2+離子為原料，通過溶劑熱法合成。對抗壞血酸和H2O2之間的反應具有顯著的催化作用，催化效率是常用催化劑Cu2+的16倍左右，在催化的同時