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本论文围绕仿生金属有机骨架(MOFs)材料在催化中的应用展开研究,分别从仿酶活性的MOFs材料、功能性生物小分子修饰的MOFs材料、MOFs-天然酶复合材料和仿生配体MOFs材料这四个方面开展了工作。(1)MOFs仿酶材料:考察了最稳定的锆基MOFs材料Ui O-66及其两种衍生物Ui O-66(NH2)和Ui O-66(NO2)的仿脂肪酶活性,分别从酯水解、转酯化和酯化三种反应来考察仿酶活性。Ui O-66(NH2)展现出最高的催化活力,分析表明:Ui O-66仅由Zr6簇活性中心提供一种Lewis酸活性中心,而Ui O-66(NH2)既有Zr6簇活性中心,也有氨基呈现的Br?nsted碱活性中心,是一种酸-碱协同催化剂,能大幅提高催化速率。(2)生物小分子修饰的MOFs材料:利用高稳定性多级介孔MOFs材料HP-Ui O-66中的不饱和配位点进行脯氨酸的直接配位修饰,得到脯氨酸修饰的MOFs材料,其在不对称催化对硝基苯甲醛与环己酮的Direct-Aldol反应中具有良好的效果:dr值最高达到80:20;反式产物ee值最高达95%。进一步对这种高稳定性多级介孔MOFs材料进行含硫氨基酸(半胱氨酸和甲硫氨酸)的直接配位修饰。考察了含硫氨基酸修饰的MOFs材料对不同浓度金离子的吸附行为。材料负载低浓度金离子后展现出良好的催化4-戊炔-1-醇环化/缩酮的反应活性,Au@HP-Ui O-66-C作为催化剂,反应12 h后产率达88%,循环5次后仍达到78%;负载高浓度金离子后形成金纳米颗粒,具有很高的催化还原4-硝基苯酚的活性,Au NP@HP-Ui O-66-C作为催化剂时,k和kcat值分别达到0.178 min-1和0.0356 mg min-1。(3)MOFs-天然酶复合材料:制备了高稳定性多级介孔MOFs材料HP-DUT-5,并将其作为固定化酶载体,其固载葡萄糖氧化酶容量达到208 mg g-1,对尿酸酶的负载量达到225 mg g-1。这种固定化酶方法不仅具有较大的酶固载容量还能提高酶的热稳定性。通过在HP-DUT-5上同时固载葡萄糖氧化酶和过氧化物酶,我们构建了葡萄糖比色检测器,检测范围为0~250μM,检测限达0.2μM。采用相同方法构建了尿酸比色检测器,检测范围为0~100μM,检测限达0.8μM。在此基础上合成了具有仿过氧化物酶活性的多级介孔MOFs材料HP-PCN-224(Fe)。HP-PCN-224(Fe)不仅作为固定化酶的载体,而且是一种高效的仿过氧化物酶,可与被固载的天然酶协同催化串联反应。我们用其和葡萄糖氧化酶或尿酸酶构建了人工多酶系统,并应用于葡萄糖或尿酸的比色检测,葡萄糖检测范围为0~300μM,检测限达0.87μM;尿酸检测范围为0~100μM,检测限达1.8μM。(4)仿生配体MOFs材料的:二维片状金属卟啉仿生MOFs材料UNs-Co和g-C3N4复合后具有出色的光催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF)制备2,5-呋喃二甲醛(DFF)的效果。相比另外两种三维金属卟啉MOFs材料PCN-222-Co和PCN-224-Co,UNs-Co具有更高的HMF转化率。以UNs-Co/g-C3N4为催化剂,在模拟太阳光下,催化10小时后HMF转化率达88.6%,DFF选择性达85.5%。