核-壳型磁性MOFS复合材料的合成及其性能研究

摘要

本文主要研究了核-壳型磁性金属有机骨架复合材料的制备及其催化性能，并将其应用于磁共振(MR)成像制导的活体肿瘤化疗。
　　金属-有机骨架化合物(MOFs)是有机配体与金属离子之间通过配位键自组装而形成网格结构的晶体结构。由于其高比表面积，孔径可调和易于制备等优点，因此分析分离、生物传感、催化降解及药物载运和生物成像中有广泛的应用。在所有MOFs应用中，磁性MOFs被广泛认为是一种具有潜在应用价值的材料，不仅具有MOFs材料优点还具有磁性材料所拥有的磁感应特性，可以通过外在磁场将高度分散的磁性催化剂进行回收;而且基于Fe3O4的磁性MOFs具有T2加权MR成像性能，因此磁性MOFs材料是一类具有发展良好前景的磁性多孔多功能材料。
　　本文采用简单温控超声法基于磁球多巴胺(Fe3O4-DA)制备了磁性多核-壳型复合材料Fe3O4-DA@ZIF-67@ZIF-8，并通过溶剂热刻蚀进一步制备了磁性中空核-壳型复合材料Fe3O4-DA@Co/Zn-ZIF-H。将Fe3O4-DA@Co/Zn-ZIF-H应用在对硝基苯酚(4-NP)的降解，在室温下13min即可将4-NP(20mM)完全降解成对氨基苯酚(4-AP)，降解反应符合一级动力学模型，速率常数k为0.1852min-1。表明Fe3O4-DA@Co/Zn-ZIF-H在有机污染物降解中具有较好的应用潜力。由于Fe3O4-DA@Co/Zn-ZIF-H材料具有高表面积和大孔隙率，还可作为优异的药物传输载体，结合Fe3O4-DA和共存Co离子优异的T2磁共振成像造影性能，该复合材料用于MR成像制导的活体肿瘤化疗。研究发现Fe3O4-DA@Co/Zn-ZIF-H复合材料对阿霉素(DOX)具有高达71.72％载药量，在pH值7.4和5.0条件下缓释药物分别为13.4％和42.9％，表现出良好的负载能力和pH敏感可控释放的性能。并对荷瘤小鼠进行活休实验，具有明显的治愈效果。
　　采用加热回流法制备核-壳型复合材料Fe3O4-DA@ZIF-8，接着进一步在室温下10min通过协同组装过程制备了介孔结构二氧化钛外壳的磁性核-壳型复合材料Fe3O4-DA@ZIF-8@TiO2。在碱性条件下由十六胺介导包覆介孔TiO2外壳，同时刻蚀ZIF-8的有机配体。将中空核-壳型Fe3O4-DA@ZIF-8@TiO2复合材料应用于有机染料罗丹明B的降解，在室温下Fe3O4-DA@ZIF-8@TiO2在30min内将罗丹明B（30mg·L-1）完全降解，在分析和检测环境有机污染物等领域有着巨大的应用远景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1．1 金属-有机骨架材料的简介

1．1．2 金属-有机骨架材料的分类

1．1．3 金属-有机骨架材料的合成方法

1．1．4 金属-有机骨架材料的应用

1．2 核-壳／中空核-壳型金属有机骨架复合材料

1．2．3 磁性核-壳／中空核-壳型金属有机骨架复合材料的应用

1．3 TiO2复合材料

1．3．1 TiO2研究背景

1．3．3 TiO2的应用

1．4 本课题的提出

第二章 磁性中空核-壳型Fe3O4@Zn／Co-ZIF-H的制备及其应用

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 ZIFs材料及磁性复合材料的表征测试

2．2．2 Fe3O4-DA@Co／Zn-ZIF-H复合材料催化降解4-NP

2．2．3 Fe3O4-DA@Co／Zn-ZIF-H复合材料药物的负载及释放

2．2．4 Fe3O4-DA@Co／Zn-ZIF-H复合材料及药物细胞毒性检测

2．2．5 活体肿瘤模型磁共振成像引导下的化疗

2．3 本章小节

第三章 磁性中空核-壳型Fe3O4-DA@ZIF-8@TiO2的制备及应用

3．1 实验部分

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．1．3 实验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 透射电子显微镜分析(TEM)

3．2．2 场发射扫描电镜分析(SEM)

3．2．3 X-射线衍射分析(XRD)

3．2．4 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)

3．2．5 罗丹明B的催化降解

3．3 本章小结

第四章 结论

参考文献

硕士期间发表论文情况

致谢