功能化磁性共价有机框架材料的制备及其应用

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共价有机框架(COFs)是由有机构建单元通过共价键连接形成的晶形多孔骨架材料,其具有大的比表面积、良好的稳定性和表面易于官能团化等特点。将COFs的优点与具有超顺磁性和生物相容性的磁性纳米粒子相结合,制备新型的磁性COFs复合材料具有重要的研究意义。近年来,磁性COFs材料在分离科学领域具有广泛的应用。本文以磁性COFs材料为基质,采用合成后修饰将特定的官能团引入COFs结构中,从而制备出功能化的磁性COFs吸附剂,并研究了吸附剂的吸附性能。主要内容包括:(1)首先将氨基功能化COFs包覆在Fe3O4纳米粒子表面,得到磁性COFs。之后通过合成后修饰将三种苯硼酸衍生物(2-醛基苯硼酸、3-吡啶硼酸和4-醛基苯硼酸)键合于磁性COFs表面,制备了三种磁性COFs基硼酸亲和吸附剂。采用扫描电镜(SEM)和热分析仪等方法对所制备的纳米粒子进行表征,并将其用于顺式二羟基化合物的分离富集。通过对比三种吸附剂的吸附效果,发现2-醛基苯硼酸修饰的磁性COFs材料(Fe3O4@COF@2-FPBA)对多巴胺和邻苯二酚的吸附效果最佳,吸附容量分别为1037和693.5μmol g-1,进一步将Fe3O4@COF@2-FPBA吸附剂用于尿样中单胺类神经递质化合物(MNTs)的分离富集。在最佳吸附条件下,该吸附剂对5种MNTs的线性范围在2-200 ng mL-1之间,对加标尿样中MNTs的回收率为86.3-115%,日内和日间相对标准偏差(RSD)均小于14%。表明本实验建立的分析方法具有回收率高,灵敏度好的优点,可成功用于尿样中MNTs的检测。(2)以磁性COFs材料为基质,采用合成后修饰将不同分子量的聚乙烯亚胺(PEI)聚合物接枝到磁性COFs表面,得到磁性COFs亲水性吸附剂。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和元素分析仪等表征手段对制备的材料进行表征。该吸附剂具有良好的磁响应和亲水性,同时测定了吸附剂于不同乙腈比例下对极性分析物(核苷类、单胺类神经递质化合物和氨基酸)的吸附性能。其中乙腈比例为99%时,PEI(Mw=600)接枝的磁性COFs(Fe3O4@COF@PEI-600)对不同分析物的吸附效果较好。
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