新型磁性納米孔洞金屬-有機骨架材料復(fù)合物的設(shè)計、性質(zhì)及其應(yīng)用.pdf

1、具有密度低和比表面積高等特性的納米孔洞金屬-有機骨架材料(Metal-Organic Frameworks，簡稱MOFs)是一種新型的多孔晶體材料。最近，國際上報道了一種基于MOFs的新型藥物緩釋系統(tǒng)，與傳統(tǒng)藥物緩釋系統(tǒng)相比，MOFs具有固載率高且緩釋可控等優(yōu)勢。然而，不管是傳統(tǒng)的藥物載體，還是基于MOFs的新型藥物載體，都很難將藥物以高濃度運輸?shù)饺梭w需要治療的部位，因為在藥物運輸?shù)交疾〔课恢熬鸵呀?jīng)在體內(nèi)經(jīng)過血液循環(huán)而稀釋，如抗癌藥的

2、運輸。
　　 多孔磁性核-殼復(fù)合物，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，它結(jié)合了殼的多孔性和核的磁學(xué)性雙重優(yōu)勢。由于MOFs材料擁有其它孔材料所不能及的獨特性質(zhì)，所以設(shè)計和合成基于MOFs多孔磁性核-殼結(jié)構(gòu)是合理的，這種磁性復(fù)合物將會在可循環(huán)利用催化、磁性分離、靶向載藥以及磁共振成像等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。然而，由于MOFs材料在很多情況下是不穩(wěn)定的，所以，制備以MOF為核、無機材料為殼的結(jié)構(gòu)是很困難的，同樣，制備以MOF為殼、無機材料

3、為核的核-殼結(jié)構(gòu)也具有很大的挑戰(zhàn)性。在本論文中，我們提出了一種簡便可控的方法設(shè)計和合成新型的磁性核-殼MOF微球Fe3O4@MOF，并研究了這種磁性微球潛在的應(yīng)用價值。本論文主要內(nèi)容有如下四點：
　　 1．通過基于配位的后合成改性策略合成了一種新型的功能化MOF，并研究了其對污水中重金屬Hg2+的去除，[Cu3(BTC)2(H2O)3]n(HKUST-1)骨架中的配位不飽和金屬Cu(Ⅱ)中心的存在，使對HKUST-1進行選擇性功

4、能化修飾提供了可行性，所合成的巰基功能化的[Cu3(BTC)2]n對污水中Hg2+具有非常高的吸附能力(K=4.73×105mLg-1，718.14mgg-1)，我們希望這種巰基功能化MOFs將會為污水中重金屬去除等環(huán)境保護方面帶來一種有效的方法。
　　 2．在低溫下，通過傳統(tǒng)的電加熱方法合成了一種新型的磁性MOF復(fù)合物Fe3O4/Cu3(BTC)2，實驗結(jié)果證明Fe3O4納米顆粒被成功地包覆在Cu3(BTC)2(HKUST-1

5、)晶體材料里面，所制備的磁性復(fù)合物既具有良好的磁學(xué)性質(zhì)又具有多孔性，在靶向載藥和磁性分離方面具有很大的應(yīng)用前景，實驗發(fā)現(xiàn)每克復(fù)合物能夠裝載0.2g抗癌藥尼美舒利，在模擬體溫為37℃的生理鹽水中，藥物完全從載體中釋放出來需要11d。由于這種Fe3O4@MOF磁性納米復(fù)合物既具有磁響應(yīng)性質(zhì)又具有可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)，我們期望這種磁性納米復(fù)合物將會為靶向載藥、磁共振成像和磁分離等領(lǐng)域提供一個有效的平臺，據(jù)我們所知，這是基于MOF材料應(yīng)用于靶向載藥系

6、統(tǒng)的首例。
　　 3．通過簡單、可控的層層自組裝的方法合成了一種以MOF為殼的多功能核-殼磁性微球Fe3O4@Cu3(BTC)2，從掃描電鏡和透射電鏡圖片中可以清楚的看到所制備的產(chǎn)品是單分散的，磁性核Fe3O4都被均勻的包在規(guī)則的Cu3(BTC)2殼里面，且Cu3(BTC)2殼層的厚度隨著包裹的層數(shù)增加而變厚。此外，通過后合成改性的方法，對磁性微球的殼層進行巰基功能化修飾，并對巰基功能化修飾的微球在磁性分離和污水中重金屬離子的選

7、擇性吸附兩方面進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)對污水中Hg2+和Pb2+具有特別好的選擇性吸附能力。這種基于MOF的新型Fe3O4@MOF磁性材料將會帶動應(yīng)用于人體血液中或活組織中重金屬中毒解救材料的發(fā)展。
　　 4．在健康領(lǐng)域，一個重要的挑戰(zhàn)就是制備出一種無毒、高效的藥物緩釋載體，本論文同樣采用簡單、可控的層層自組裝的方法成功的制備出基于鐵的無毒MOF磁性核-殼微球Fe3O4@MIL-100(Fe)，從它的掃描電鏡和透射電鏡圖片中可以清楚