新型磁性納米孔洞金屬-有機骨架材料復合物的設計、性質及其應用.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，與傳統藥物緩釋系統相比，MOFs具有固載率高且緩釋可控等優勢。然而，不管是傳統的藥物載體，還是基于MOFs的新型藥物載體，都很難將藥物以高濃度運輸到人體需要治療的部位，因為在藥物運輸到患病部位之前就已經在體內經過血液循環而稀釋，如抗癌藥的

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

3、為核的核-殼結構也具有很大的挑戰性。在本論文中，我們提出了一種簡便可控的方法設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用價值。本論文主要內容有如下四點：
　　 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境保護方面帶來一種有效的方法。
　　 2．在低溫下，通過傳統的電加熱方法合成了一種新型的磁性MOF復合物Fe3O4/Cu3(BTC)2，實驗結果證明Fe3O4納米顆粒被成功地包覆在Cu3(BTC)2(HKUST-1

5、)晶體材料里面，所制備的磁性復合物既具有良好的磁學性質又具有多孔性，在靶向載藥和磁性分離方面具有很大的應用前景，實驗發現每克復合物能夠裝載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磁性納米復合物既具有磁響應性質又具有可調的孔道結構，我們期望這種磁性納米復合物將會為靶向載藥、磁共振成像和磁分離等領域提供一個有效的平臺，據我們所知，這是基于MOF材料應用于靶向載藥系

6、統的首例。
　　 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品是單分散的，磁性核Fe3O4都被均勻的包在規則的Cu3(BTC)2殼里面，且Cu3(BTC)2殼層的厚度隨著包裹的層數增加而變厚。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，研究發現對污水中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用于人體血液中或活組織中重金屬中毒解救材料的發展。
　　 4．在健康領域，一個重要的挑戰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