多级孔手性MOFs纳米晶及其杂化体电化学传感功能的研究

Homochiral metal-organic frameworks (MOFs) are regular crystalline materials with significant application potential in various fields. Design and synthesis of novel homochiral MOFs with specific functional properties are very important at present. Herein, we propose a strategy developing the hierarchical micro-meso-macro porous homochiral MOF nanocrystals and their hybrids with the function of electrochemical sensing in enantioselective drug analysis. The MOF nanocrystals are constructed using a facile gel-aging process, and triazine-based semiconductor ligand and ions with muti-adsorption sites as main materials. The hybrids are assemble of the MOF nanocrystals and carbon or metal nano- materials by a combination of coordination bonds, hydrogen bonding, van der Waals interactions or redox reaction. Methods and conditions of high dispersion for the inorganic nanomaterials with different dimensions and sizes in the hybrids are discussed. The enantioselective sensors are established by immobilizing the the MOF nanocrystals and hybrids. The relationship between sensing function and prepration factors and structural topographies, various properties of the nanomaterials are also studied. Clearly, the present research is able to achieve the aim to provide a new and effective method for designing and developing the nanomaterials with high sensitive enantioselective sensing for chiral analysis.

手性金属-有机框架物（Metal-organic frameworls，MOFs）是一种在多领域具有重要潜在应用价值的规整孔道晶体材料，设计合成具有特定结构和功能的手性MOFs具有重要意义。本课题以手性MOFs电化学传感检测手性药物为导向，选择具有多活性吸附位点的均三嗪系半导体配体和金属离子，通过溶胶-凝胶工艺，制备具有微孔、介孔和大孔共存的多级孔手性MOFs纳米晶；基于配位键和分子间作用力或氧化还原反应，组装不同维度、不同尺寸的碳纳米和金属纳米材料在手性MOFs纳米晶中高度分散的杂化体；构建纳米晶及其杂化体传感器，调控电化学手性药物识别能力；研究可控因子与纳米晶及其杂化体的结构形貌、性能以及手性传感功能的相互联系，探明多级孔手性MOFs材料的构效关系、传感机制和可控方法，发展具有操作简单、灵敏度高和特异性强等特征的手性传感材料和检测的新技术。

手性是不对称结构的重要特征，氨基酸、糖和蛋白质等生物活性化合物参与的生化过程大多涉及手性相互作用。另外，药物或食品添加剂中手性物质的对映体对生物体有不同的影响。识别与检测不对称结构对于理解生物体中以手性方式普遍作用的过程至关重要，手性的测定也是食品工业质量保证、安全和保障的一个宝贵指标。然而，在未经分离的情况下直接检测样品中的对映体仍存在挑战。人们提出了许多技术和手性传感器，对于复杂的仪器设备和快速、简便的对映体检测方法的构建，仍然需要突破性的技术和材料。电化学手性传感检测是新兴的手性研究领域，无须将对映体转变为非对映体或使用手性添加剂，具有仪器价格低、操作简便、灵敏度高、选择性好等优势。.对映体具有相同的物理化学性质，因而在非手性环境中具有相似的电化学能力。然而，在手性电极表面与手性化合物的相互作用导致非手性条件下产生不同的能量，并且在这种不对称条件下发生不同的电子转移过程。我们选择手性金属有机衍生材料为传感器框架，进行了专一性电化学探针的设计，在小分子手性化合物高灵敏检测方面开展了大量工作：在对映体高度选择性、敏感性和定量分析方面取得了阶段性的研究成果。基于金属-有机骨架物（MOF）和手性量子点等自组装对映体进行了电化学识别，而且还可以测定外消旋混合物比例；利用手性高分子螺旋材料为模板，将MOF纳米晶定向排列形成手性MOF基螺旋纳米材料，使其具有优异的对映选择性。相关工作在 Chem. Commun., ACS Appl. Mater. Interfaces，carbon等期刊上发表论文10篇，授权相关发明专利8项；培养研究生2名。