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西安交大在介孔金属氧化物基传感材料领域取得重要进展
来源:交大新闻网 日期 2018-10-26 15:21 点击:

介孔金属氧化物集成了介孔材料高比表面积、丰富的孔道(孔径2-50纳米)以及金属氧化物的磁、光、电等性质,在清洁能源、传感、催化等领域有着巨大的应用前景。但是,目前缺乏一种普适的方法合成组分及结构可控的介孔金属氧化物纳米颗粒。

植物多酚是一种价格低廉、无毒、已实现工业化生产的天然提取物,广泛用于皮革、墨水等领域。基于植物多酚配位化学的基本原理,生命学院赵永席教授团队魏晶教授等人以不同的金属-多酚配合物为前驱物,通过控制配合物的热分解过程,得到了一系列不同组成及内部结构的介孔金属氧化物纳米颗粒(如氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化铁、氧化铜)。研究发现,金属会影响有机物(即植物多酚)的热分解过程,比如铝会增强有机骨架的稳定性,铁、铜、钴元素会加速有机骨架的分解。有机物的分解温度和金属氧化物的结晶温度共同影响介孔金属氧化物的内部结构(如实心或空心结构)。由于介孔金属氧化物具有规则的形貌、高比表面积及高结晶度,这种材料进一步用于构筑气体传感器,可实现酒精气体的高灵敏、高选择性检测。同时这种介孔金属氧化物材料与核酸(DNA, RNA)的磷酸基团有着强的配位作用,可有效吸附DNA探针分子。可进一步构筑介孔金属氧化物基纳米探针,实现核酸的高灵敏、高特异性检测。由于植物多酚可以和不同种类的金属离子形成配位物,这种简单的热分解方法有望用于低成本、大规模制备多种组分介孔金属氧化物,并广泛用于环境催化、清洁能源的存储与转化、气体传感及生物传感等领域。

该研究工作以“Self-Template Synthesis of Mesoporous Metal Oxide Spheres with Metal-Mediated Inner Architectures and Superior Sensing Performance”为题在材料类国际权威杂志Advanced Functional Materials(影响因子13.325)上在线发表。西安交通大学生命学院生物医学信息工程教育部重点实验室为该论文的第一作者和唯一通讯作者单位,生命学院王根博士为第一作者,魏晶教授为通讯作者。该工作还得到了复旦大学邓勇辉教授和澳大利亚莫纳什大学王焕庭教授的合作指导,以及国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、西安交通大学青年拔尖人才计划的支持。

近年来,魏晶教授在植物多酚配合物及其衍生的功能多孔材料方面取得了一系列研究进展(如:Angew. Chem. Int. Ed.2016,55, 1355-1359;Angew. Chem. Int. Ed.2016,55, 12470-12474;Angew. Chem. Int. Ed.2018,57, 9838-9843)。这些研究成果为功能多孔材料的低成本、绿色合成奠定了一定基础,具有重要的理论和实际意义。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201806144

【延伸阅读】

魏晶,教授,博士生导师,2016年入选西安交通大学“青年拔尖人才计划”A类。主要研究方向为纳米多孔材料、配位聚合物、生物传感。以第一作者或通讯作者在国际权威期刊J. Am. Chem. Soc. (×2),Angew. Chem. Int. Ed. (×4),Adv. Mater.(×1),Adv. Funct. Mater.(×3)等发表18篇论文,其中IF>10的论文10篇。

魏晶个人主页:http://gr.xjtu.edu.cn/web/jingwei

文字:生命学院
编辑:程洪莉

 
 
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