[发明专利]一种具有笼状孔腔的锌铜生物金属有机框架及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种具有笼状孔腔的锌铜生物金属有机框架及其制备与应用，结构为{[Znsubgt;4/subgt;Cu(Csubgt;16/subgt;Hsubgt;6/subgt;Osubgt;8/subgt;)subgt;2/subgt;(Csubgt;5/subgt;Hsubgt;4/subgt;Nsubgt;5/subgt;)subgt;2/subgt;(Hsubgt;2/subgt;O)]·(Csubgt;3/subgt;Hsubgt;7/subgt;NO)subgt;2.75/subgt;·(Hsubgt;2/subgt;O)subgt;8/subgt;}，结构简式为ZnCuFA，其中F为3,3',5,5'‑联苯四甲酸(Csubgt;16/subgt;Hsubgt;10/subgt;Osubgt;8/subgt;)，A为腺嘌呤(Csubgt;5/subgt;Hsubgt;5/subgt;Nsubgt;5/subgt;)。ZnCuFA是具有一维孔道和笼状结构的三维配位聚合物，属于四方晶系中的体心四方晶格，所属点群为4mm，空间群表为I4/mmm，α＝β＝γ＝90°。本发明采用溶剂热法，通过优化合成方法、溶液配比，制备大量的、纯净的配位聚合物ZnCuFA，具有孔洞以及活性位点，具有过氧化氢模拟酶与漆酶双模拟酶活性；具有良好的稳定性与很高的催化反应活性；在弱酸性到弱碱性、较高温度的污水绿色降解方面具有很大的潜力，能够模拟过氧化氢酶与漆酶高效催化分解环境水中酚类污染物苯酚及对氯苯酚等。

技术领域

本发明属于金属有机框架领域，具体涉及一种具有笼状孔腔的锌铜生物金属有机框架及其制备与应用。

背景技术

金属有机框架材料作为新无机有机材料中一个热门的研究领域，其是由具有配位能力的金属原子或原子簇与有机配体形成的一维、二维或三维的结构。得益于有机配体与金属原子排列具有方向性与重复性，可以形成不同的孔隙结构，从而表现出对于不同物质的吸附性能、不同的光学性能、电磁学性能等，因此可以应用于吸附、催化、荧光等领域。

生物金属有机框架材料作为金属有机框架材料的一个重要分支，是结构中含有生物分子的绿色无毒或低毒材料。生物金属有机框架极其有序的可定制空腔或者通道容易提供类似于天然酶的疏水封闭环境。同时，生物分子结构丰富、作用位点多，孔道中裸露的作用位点和金属节点可以提供模拟酶催化活性。另外，生物金属有机框架材料既可以作为模拟酶，又可以利用恰当的尺寸相关性作为天然酶的载体，使酶级联反应具有很高的催化效率。

环境问题随着人类对于大自然的开发与认识的深入逐渐显现出来，为了获取能源而对环境不可逆的破坏也日趋严重。酶作为绿色高效的催化剂，自然成为了热点研究的对象。酶主要由蛋白质组成，优点是具有很高的催化活性和专一性，在工业、医学以及生物等领域具有广泛的应用。虽然天然酶优点突出，但是也暴露出了难制备、难分离、催化环境要求苛刻等缺点，这些缺点限制了酶在其领域的进一步应用。为了研究出相对于天然酶拥有更加优异性能的模拟酶，许多科学家前赴后继的探索，据资料显示，1975年Yang等人通过结合十多年来对于酶蛋白的研究，提出了金属络合物模拟酶的概念，此后基于金属络合物作为模拟酶的主体的研究就如雨后春笋般，不断涌现。到目前为止，已经发现了众多拥有媲美甚至超越天然酶的绿色高效催化性能的模拟酶，例如李雪梅等人铁锗类过氧化物模拟酶对H₂O₂的无标记快速比色检测，从而与葡萄糖酶氧化过程进行级联，形成高灵敏、高特异性的葡萄糖比色检测。李鑫等人发现ZIF-90固定漆酶后形成复合材料，高效降解对邻苯二酚并且具有可重复利用的特性。Zhang Yue等人发现铁铜复合金属有机框架能够对胆固醇进行高效催化，产生具有氧化活性的羟基自由基，增加体系中电荷的流动，从而实现对胆固醇的快速定性和高效定量检测等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有笼状孔腔的锌铜生物金属有机框架及其制备方法与应用，以解决目前技术存在天然酶难制备、难分离、催化环境要求苛刻等问题。