[发明专利]一种二维金属有机框架纳米片的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二维金属有机框架纳米片及其制备方法，该制备方法包括：将层状金属有机框架块体材料加入溶剂中进行搅拌剥离，然后静置取上清液，将上清液离心取沉淀即为二维金属有机框架纳米片。该方法能够大规模的制备二维金属有机框架纳米片，且其操作方便易行。所述的二维金属有机框架纳米片的厚度仅为1～10nm。本发明还公开了所述的二维金属有机框架纳米片在电化学检测超氧根离子中的应用，具体为将所述的二维金属有机框架纳米片制成分散液后滴涂在电极上，然后使用循环伏安法或/和安培法对超氧根离子进行检测。所述的二维金属有机框架对超氧根离子具有优异的电催化性能，能够将超氧根离子转化为水。

技术领域

本发明涉及功能纳米材料技术领域，具体涉及一种二维金属有机框架纳米片的制备方法和应用。

背景技术

金属有机框架(Metal-organic frameworks，MOFs)是近年来新兴的一种纳米功能材料，其本质上是由包含金属的无机位点和有机配体通过配位键结合形成的高度有序多孔晶体材料。与常规的多孔材料相比，金属有机框架拥有着多种优点，例如其合成方法简单、结构和功能拥有可设计性、比表面积巨大等。而金属有机框架结构和功能可调整的特性使得研究人员可以通过选择合适的金属离子、有机配体来赋予金属有机框架良好的催化性能。因此有大量基于金属有机框架用于构建的电化学传感器的报道。

二维金属有机框架纳米片是金属有机框架的一个分支，一般指至少在一个维度上其尺寸为几个纳米左右的金属有机框架材料。与传统的块体金属有机框架相比，二维金属有机框架纳米片最突出的特点是其超薄的厚度。得益于其超薄的厚度，二维金属有机框的溶液分散性，机械柔性较好。对比块体金属有机框架，二维金属有机框架纳米片超薄的厚度使得其暴露的活性位点更多，因此其催化性能较块体金属有机框架有很大的提高。因此二维金属有机框架纳米片是一种很适合用于电化学检测的材料。

超氧根离子是主要的内源性活性氧种类之一，是免疫防御系统的重要组成部分。人体每天大约需要产生5g的超氧根离子来保持机体的正常运转。但过量的超氧根离子会对核酸、脂质和蛋白质造成氧化损伤，进而导致正常细胞的死亡和某些疾病，比如引起泌尿系统疾病、关节炎、癌症等疾病的退行性疾病。因此对超氧根离子的检测具有重要的意义。

现有基于电化学法检测超氧根离子的方法中主要依靠将超氧化物歧化酶、金属氧化物、修饰贵金属纳米颗粒的炭基材料、磷酸锰纳米材料修饰到电极表面进而对超氧根离子进行检测。但使用这些材料修饰电极存在多种问题。比如酶的成本高昂，容易失活且无法重复利用。而金属氧化物、修饰贵金属颗粒的碳基材料制备困难，操作复杂且成本昂贵。因此开发能够大规模制备、操作简单且成本低廉的新型材料用于检测超氧根离子势在必行。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种二维金属有机框架纳米片的制备方法，利用快速旋转溶液中存在的剪切力来破坏层状金属有机框架层与层之间较弱的氢键、范德华力、π-π键等作用力进而获得二维金属有机框架纳米片材料。该方法能够大规模的制备二维金属有机框架纳米片，且操作方便易行。

一种二维金属有机框架纳米片的制备方法，包括：将层状金属有机框架块体材料加入溶剂中进行搅拌剥离，然后静置取上清液，将上清液离心取沉淀即为二维金属有机框架纳米片。

层状结构的金属有机框架块体材料，层与层之间为π-π键、氢键、范德华力等弱相互作用力，易于通过机械剥离的方法制得单层或少层金属有机框架纳米片。

作为优选，所述的层状金属有机框架块体材料具有过氧化氢酶活性，具体可以为含有过渡金属元素(如铜、铁、锰、锌、钴等)或卟啉类有机配体等金属有机框架。具有过氧化氢酶活性的二维金属有机框架纳米片滴涂在电极上能够实现对超氧根离子的检测。

进一步优选，所述的层状金属有机框架块体材料选自：

ELM-12，即Cu(bpy)₂(OTf)₂；