[发明专利]一种手性MOF-石墨烯杂化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种手性MOF‑石墨烯杂化材料及其制备方法以及基于该杂化材料用于检测手性药物对映体的应用，属于纳米复合材料、高分子基复合材料、石墨烯基复合材料和手性传感检测技术领域。其主要步骤是将L‑天冬氨酸的碱性水溶液与硝酸铜‑氧化石墨烯的水溶液共混后，加入4，4´‑联吡啶的乙醇溶液，静置过夜后，离心分离、洗涤、干燥制得。采用该杂化材料构建的手性MOF‑石墨烯杂化材料传感器，用于R‑2‑氨基‑3‑苯基丙酸和S‑2‑氨基‑3‑苯基丙酸对映体含量的灵敏检测。

技术领域

本发明涉及一种手性MOF-石墨烯杂化材料及其制备方法和应用，属于纳米材料、金属有机配合物纳米材料与手性传感检测技术领域。

背景技术

手性是自然界本质属性之一，某化合物分子与其镜像无法完全叠合的性质称为手性。手性现象在自然界广泛存在，例如人体内氨基酸均为L构型，自然界中植物体内葡萄糖均以D构型存在。许多药物、营养保健品和农药等大多数具有一组呈镜像对称的对映体，然而这些对映体通常表现出不同的生物活性和药理反应。例如，上世纪50年代发生的“反应停”事件中，名为沙利度胺的药物，具有减轻妊娠反应的作用，但由于当时对手性药物在人体内不同生物活性认识不足，导致1.2万婴儿致畸。该药物R构型具有镇静作用，而S构型对胎儿有致畸形作用。据统计全世界最畅销的药物中一半以上具有手性。因此，如何识别单一手性物质一直是众多手性产品生产和开发必须解决的难题之一。

手性金属有机框架材料（MOFs）是由手性有机桥联配体与金属离子或者金属簇通过自身组装而成的周期性有序的多孔晶态材料，其合成操作相对简单，反应条件温和，具备了无机材料和有机材料的特点。基于合成MOFs材料的金属离子和手性有机配体分子丰富多彩，大量结构新颖的手性晶态金属有机框架材料已被组装，手性MOFs在多相不对称催化，选择性识别和分离以及手性传感等领域得到应用。

石墨烯是碳的一种同素异形体，它是由单层碳原子紧密堆积成的2D蜂窝状结构材料。石墨烯具有卓越的性质，例如高的比表面积(2630m2/g)、局部共扼的芳香结构、超高的透光性(〜97.7% )、高的化学和电化学稳定性。氧化石墨烯上很多含氧官能团(基材上的羟基和环氧基官能团，边缘处的羧基官能团)增加了它的亲水性和在溶液中的分散性。氧化石墨烯上的官能团和芳香sp2域的共同存在，使得氧化石墨烯可以作为结构节点，参与到MOFs的键合作用。同时，石墨烯上的羧酸或含氮官能团能够加强氧化石墨烯与MOFs的配位，并诱导MOFs的生长，在性质上，MOFs和氧化石墨烯必将发挥协同作用。

发明内容

本发明的技术任务之一是为了弥补现有技术的不足，提供一种手性MOF-石墨烯杂化材料及其制备方法，该方法所用原料成本低，制备工艺简单，反应能耗低，具有工业应用前景。

本发明的技术任务之二是提供一种手性MOF-石墨烯杂化材料的用途，即将该手性聚苯胺-石墨烯复合材料用于高效检测R-2-氨基-3-苯基丙酸和S-2-氨基-3-苯基丙酸对映体的含量，该检测仪器成本低、分析效率高、操作方便，操作技术要求低。

本发明的技术方案如下：

1. 一种手性MOF-石墨烯杂化材料，该杂化材料是由纳米片状氧化石墨烯负载手性金属有机框架物MOF晶体组成，MOF的化学式为[Cu(L-Asp)(4，4´-Bipy)₂]n，其不对称的一个结构单元，是由一个Cu²⁺、一个L-天冬氨酸负离子L-Asp和二个4，4´-Bipy分子组成，4，4´-Bipy为4，4´-联吡啶；

MOF晶体平均粒径为120-160nm，在片状氧化石墨烯上单层负载。

2. 一种手性MOF-石墨烯杂化材料的制备方法，是将L-天冬氨酸的碱性水溶液与硝酸铜-氧化石墨烯的水溶液共混后，加入4，4´-联吡啶的乙醇溶液，静置过夜后，离心分离，用乙醇洗涤3次，干燥制得；