摘要
金属有机框架材料（Metal-Organicframeworks，简称为MOFs）是由金属节点或金属团簇和有机连接体构成的晶态多孔材料，由于其比表面积大、孔隙率高、结构功能灵活可调等优势，MOFs已经广泛应用于各个领域，如药物载体、催化、气体储存和发光材料等。构成MOFs的金属离子和有机配体对MOFs的性质有着决定性的作用，目前报道的MOFs主要是以Ti、Cr、Zr、Fe等过渡金属作为中心原子而对主族金属少有涉及。主族金属铋是一种储量丰富的绿色无毒金属，配位灵活，并且许多铋基材料具有高效的光活性，已被广泛应用于光催化领域，如Bi2O3、BiOX(X=Cl、Br、I)、Bi2O2CO3、BiVO4等。基于以上背景，我们认为铋基MOFs在光催化领域也应该具有很大的应用潜力。所以本论文针对铋基MOFs在光催化领域的应用展开研究。经典的构建高稳定性MOFs的方法就是利用软硬酸碱理论提高金属离子和有机配体之间的配位键强度，所以选择合适的有机配体是构建高稳定性MOFs的一种有效方法。目前构建铋基MOFs所使用的有机配体大多含羧基或巯基，利用羧基中的氧原子与巯基中的硫原子与金属铋配位来构建MOFs，而根据软硬酸碱理论，酚羟基中的氧原子属于软碱，Bi3+接近于软酸，酚羟基中的氧原子与金属铋之间的配位键更稳定，所以，理论上讲，含酚羟基的有机配体构建的铋基MOFs稳定性更高，具有更大的应用潜力。本论文选择了两种含酚羟基的有机配体黄芩苷和鞣花酸，分别与铋构建MOFs，并分别探索了其在光催化中的应用。另外，我们意外发现，鞣花酸和铋构建的MOFs在光控释放药物载体方面表现出巨大的潜力。 在第二章中我们以黄芩苷作(BAI)做配体构建铋基MOFs(Bi-BAI)，黄芩苷是从黄芩根中提取分离出来的一种黄酮类化合物，具有抑菌、利尿、消炎及解痉作用，因此，黄芩苷具有很高的药用价值。黄芩苷中含有两个酚羟基，有望与Bi构建稳定的MOFs。所以本章中我们选择黄芩苷作为铋基金属有机框架材料的有机配体。黄芩苷与醋酸铋在醋酸作溶剂的条件下，在室温下搅拌48h即得到目标MOFs(Bi-BAI)，我们首先通过XRD、SEM、TGA、BET等表征手段进行了结构的表征，然后通过DRS和PL测试表征其光物理性能。通过DRS测试得知Bi-BAI在可见光区域有明显的吸收，然后我们进行了光电测试，发现其有良好的光电响应，说明Bi-BAI具有作为光催化剂的潜力。进一步的光催化性能实验证明了Bi-BAI在可见光的作用下具有高效降解罗丹明B以及高选择性氧化苯甲醇至苯甲醛的能力，并且具有良好的循环稳定性。但是遗憾的是，我们目前还没有得到Bi-BAI的单晶，因此无法解析其具体的结构。 在第三章中我们选择了一种已知晶体结构的铋基MOFs（SU-101），SU-101的有机配体选用的是含有酚羟基的鞣花酸，和黄芩苷类似，鞣花酸也是从植物中提取的一种天然成分，具有抗癌、抗氧化等作用。根据文献报道成功合成出SU-101后，我们首先通过XRD、TGA、FT-IR、SEM、TEM、DRS、PL测试对其进行结构和光物理性能的表征，光电化学性能测试表明SU-101具有良好的光电响应，我们推测其可能具有良好的光催化能力，但是通过罗丹明B降解实验发现SU-101并不能在光照的作用下将罗丹明B分子降解掉，反而会将吸附的分子释放出来。于是我们转变思路，尝试SU-101作为光控释放的药物载体的应用，我们惊喜地发现SU-101对于环丙沙星(CIP)具有高效的载药能力，并且光照可以控制环丙沙星从SU-101中的释放。探索药物负载及光控释放的机理发现CIP的羟基与SU-101的羰基之间会形成氢键，而光照会通过调节SU-101的电子结构，导致二者之间氢键的断裂，所以药物在光照的作用下被释放出来。进一步研究发现，对于其他含羟基的药物分子均具有良好的载药能力和光控释放能力，这说明SU-101作为光控药物载体具有普适性。 我们在最后一章对本论文的工作进行了简单的总结，重点强调了本论文的主要创新点以及不足之处，另外也对后续的研究工作指明了思路。
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