石墨烯/MOFs复合材料在电化学生物传感器中的研究与应用*

雷新有， 左国防， 王 鹏， 李志锋

(1.甘肃省高校新型分子材料设计与功能省级重点实验室,甘肃 天水 741000; 2.天水师范学院 化学工程与技术学院,甘肃 天水 741000)

0 引 言

金属有机骨架(metal-organic frameworks，MOFs)材料又称为多孔配位聚合物(porous coordination polymer，PCP)，是一类具有多样拓扑结构的有机—无机杂化晶体材料[1]，由金属离子或离子簇与有机配体通过化学键合作用自组装形成，可以描述为金属节点单元和有机连接基团构筑的周期性的网络结构材料。金属构筑单元，包含无机金属节点的自组装，即金属离子/离子簇；有机连接基团主要由羧酸盐、N—电子给予基团和膦酸盐的不同构型组成。由于无机金属节点和有机连接基团构型变化的多样性，到目前为止，报道的MOFs结构超过20 000多个[2]。具有代表性的MOFs结构,包括有IRMOF—16(MOFs—16)、AgFe—混合金属MOFs、ZIF—8 MOFs和Zn—肌肽MOFs。

MOFs的合成和应用始于20世纪90年代初[3]，传统MOFs存在力学性能低、化学稳定性差、结构易受环境中水、氧气或溶剂影响而发生坍塌等缺陷，与热稳定性高的沸石等材料相比，大多数MOFs在高温条件下均会发生分解。这些缺点限制了MOFs在某些领域中的实际应用。

为了解决传统MOFs存在的缺陷，进一步提高其性能和应用。近年来，研究者将MOFs与一系列功能材料结合构建了新型复合材料，如MOFs/金属氧化物纳米粒子(NPs)、MOFs/聚合物、MOFs/酶、MOFs/量子点(QDs)、MOFs/多金属氧酸盐(POMS)、MOFs/生物分子以及MOFs/碳纳米材料等复合结构[4]。复合材料不仅可以克服MOFs的固有缺陷, 而且还可以将其比表面积大与孔隙率高的特性与其他功能材料的优良性能结合起来，通过调控复合材料的综合性能以满足各种不同的需求，产生单一材料所不具有的新功能，这已成为现代化学与材料科学研究的前沿领域之一[5,6]。……