Angew. Chem. :全光谱发光的纳米锆基金属-有机框架材料的制备及色氨酸检测

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发光金属有机框架材料作为金属有机框架的重要分支,因其丰富的有机配体种类和功能化位点,在传感、生物成像、固态发光等领域都具有广阔的应用前景。其中基于有机配体的功能化和后修饰,是调控发光金属有机框架材料发光性质最常用的方法之一。近年来,纳米级金属有机框架材料的制备和应用同样备受科研工作者关注,若将金属有机框架材料发光性质调控与物理尺寸调控相结合,则能进一步发挥发光金属有机框架材料的性能与应用潜力。然而系统性调控纳米发光金属有机框架材料尺寸与发光的研究相对较少。


近日,深圳职业技术大学-霍夫曼先进材料研究院刘晓院博士,罗格斯大学李静教授和江苏师范大学渠陆陆教授,成功调控了基于苯并噻二唑及其衍生物的羧酸类有机配体的发光性质与物理尺寸,通过配体工程引入不同类型的取代基,实现了二羧酸以及四羧酸类有机配体从蓝光至近红外区域范围的发光性质调控,并成功将其用于fcu和csq构型的发光金属有机框架材料的制备。



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通过调控合成过程中酸调节剂的含量,可调控发光金属有机框架材料的尺寸。其中基于二羧酸类配体构建的fcu构型的发光金属有机框架材料,可通过调节合成条件中乙酸的用量调控所得材料尺寸大小。而基于四羧酸类配体构建的csq构型的发光金属有机框架材料,以HIAM-4022为例,可通过改变甲酸用量,可实现该材料从150 纳米至3 微米的尺寸调控。

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进一步拓展该合成策略,成功制备出了UiO-68同构型系列以及HIAM-40XX系列的全光谱发光的纳米级金属有机框架材料,其荧光发射波长范围涵盖了444-725纳米与454-785纳米。该系列结果说明通过合理的配体设计以及对合成条件的精确调控,可实现发光金属有机框架材料在全光谱范围内的发光性质调控以及物理尺寸调控。

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最后,作者以氨基酸检测响应评估了所合成csq构型材料的性能。其中无取代基以及含取代基系列的材料表现出相反的荧光行为。以HIAM-4011和HIAM-4023为例,两者对色氨酸均具有特异性荧光响应,前者表现出荧光淬灭行为,而后者表现出荧光增强行为,并伴随着荧光谱峰的蓝移。总的来说,这项工作为合成具有可控尺寸的全光谱发光的金属有机框架材料的制备提供了一种通用的合成策略,有助于实现特定领域、特定性质金属有机框架材料的定制化制备。

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文信息

Size- and Emission-Controlled Synthesis of Full-Color Luminescent Metal-Organic Frameworks for Tryptophan Detection

Dr. Hai-Lun Xia, Dr. Jian Zhang, Jincheng Si, Hexiang Wang, Dr. Kang Zhou, Dr. Lei Wang, Prof. Jingbai Li, Prof. Wen Sun, Prof. Lulu Qu, Prof. Jing Li, Prof. Xiao-Yuan Liu


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202308506




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