基于導電MOFs神經(jīng)毒劑的超靈敏抗干擾快速檢測
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】金屬有機骨架(cMOFs)是一種由金屬離子或離子簇與有機配體通過分子自組裝而形成的具有周期性網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的晶體材料。其有著諸多獨特的特點，例如超低的質(zhì)量密度(~0.13g cm-3)、大孔容以及明晰的孔徑分布。并且由于MOFs超高的孔隙率、巨大的比表面積以及可調(diào)整的結(jié)構(gòu)和性能，各個領域已經(jīng)對其展開了廣泛的研究。
然而，絕大多數(shù)MOFs的固有絕緣特性，阻礙了其在電子器件中的應用。中科院大連化學物理研究所研究員盧憲波和研究員陳吉平團隊始終致力于新型納米傳感器在環(huán)境污染物快速檢測上的應用研究。近日，他們在電化學生物傳感器的研發(fā)中取得新進展。
神經(jīng)毒劑的急性毒性可致人、動物等死亡，其在化學中毒性疾病發(fā)病占比最高，亟需發(fā)展快速、廉價的檢測方法滿足應急檢測需求。對此，研究團隊設計合成了一系列二維導電金屬有機框架，在此基礎上制備的生物傳感器展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，實現(xiàn)了多種介質(zhì)中神經(jīng)毒劑的超靈敏抗干擾快速檢測。
他們合成了一系列基于不同金屬中心和共軛有機配體的cMOFs，其良好的導電性和穩(wěn)定性以及納米尺度上活性位點的有序排列展現(xiàn)出對提高傳感器關(guān)鍵性能的優(yōu)異協(xié)同效應，而良好的導電性源自于金屬中心和共軛配體之間的面內(nèi)擴展d-π共軛。同時，研究人員通過對cMOFs結(jié)構(gòu)的原子級調(diào)整，發(fā)現(xiàn)了金屬中心的種類以及孔徑大小在電化學性能中的決定性作用。超小的羥基苯醌配體(THQ)具有明顯的二維螯合效應，進一步提高了cMOF的導電性和穩(wěn)定性。
團隊開發(fā)了基于cMOFs的電化學生物傳感器，發(fā)現(xiàn)基于Cu3(THQ)2的傳感器性能優(yōu)異，通過顯著降低信號底物的氧化電位提高了傳感器的抗干擾能力，同時傳感器靈敏度提高達到一個數(shù)量級。該項研究進一步證明了Cu3(THQ)2上密集的混合價銅和分析物之間電荷轉(zhuǎn)移的重要作用，實現(xiàn)了多種介質(zhì)中神經(jīng)毒劑的超靈敏抗干擾快速檢測，同時也展示了cMOFs作為新型電極材料在電化學傳感上的巨大潛力。
此項研究的相關(guān)成果發(fā)表在《分析化學》上。
(資料來源：中國科學報)
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