MOF荧光传感材料的构效关系研究及多检测性能开发

【作者】 李悦； 阮文娟；

【机构】 南开大学化学学院；

【摘要】 金属有机框架(MOF)在荧光传感领域展现出非常广阔的应用前景。针对MOF构效关系的研究可为其结构优化提供依据。我们分别从骨架结构和形貌两方面对MOF的构效关系进行研究:1.我们研究了由相同芘基配体形成的三种MOF对多环芳烃的荧光响应。实验发现仅NU-1000可通过电子转移、形成激基复合物的机理对苊烯、芘和荧蒽产生荧光响应,而NU-901和ROD-7由于其较低的激发态能量不能进行上述过程,进而不产生响应。该研究揭示出MOF的骨架结构可通过区别于传统孔道吸附方式的能量方式对其传感行为造成影响。2.在MOF传感中通常首先经历孔道扩散过程,该过程会降低响应速度和分析高活性物质时的准确度。为缩减孔道扩散,我们将二维MOF纳米片作为传感材料,构筑了一个酶辅助荧光检测H2O2的体系。和MOF块晶相比,二维纳米片将捕获高活性邻苯醌中间体的效率从52%提高到85%。多响应MOF一直是MOF传感领域的研究热点,但不同被分析物信号间的交叉干扰使其难以对混合物进行分析以及对未知浓度的被分析物进行区分。通过多个响应组分的引入,利用其信号间的相互校正及组合可解决以上问题。我们利用该原理,分别开发出两个MOF传感材料,分别实现对混合物中两种四氯苯醌异构体的分别定量以及两种四氯苯二酚异构体的全浓度区分。我们将阵列传感技术引入MOF荧光传感,用以提高其结构区分能力。以五种含有不同荧光团的MOF构筑了一个荧光传感器阵列,实现对九种黄酮类化合物的准确区分。针对阵列传感需要对多个传感器进行测量的缺点,我们利用MOF组成灵活的特点,提出将不同传感单元整合到同一MOF的解决思路(图1)。根据该思路,我们开发出一例使用多发射MOF荧光识别小檗碱类生物碱的方法。更多还原