[發明專利]一種磁性共價有機骨架納米復合材料及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610246124.7
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105664861B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 林子俺;林國
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01J20/28;C07K1/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于無機有機復合材料和分析技術領域，具體涉及一種磁性共價有機骨架納米復合材料及制備方法和應用。

背景技術

低豐度蛋白或肽段的鑒定是蛋白質組學的研究難點之一。目前用于低豐度蛋白和肽段的富集分離方法主要有有機溶劑沉淀法、超濾、溶劑蒸發法、電洗脫富集方法、色譜分析法、固相微萃取等方法。這些方法存在著過程復雜、操作繁瑣、低豐度蛋白或肽段易損失、易引入雜質等一系列問題。這些問題會影響內源性肽段的富集，因此發展一種高效、便捷的分離富集手段成為蛋白質組學亟待解決的問題。

金屬有機骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是由金屬離子和有機配體自組裝形成的多孔材料。由于其高孔隙度、優秀的機械穩定性和可控的表面性質，在化學、材料科學和生物醫藥等諸多領域得到廣泛的應用，由于其比表面積大，表面性質可控等特點，逐漸被開發用來富集分離低豐度蛋白和肽段(J.N. Zheng, Z.A. Lin, G. Lin, H.H. Yang, L. Zhang, J. Mater. Chem.B, 2015, 3(10), 2185-2191.)。但是MOFs材料也存在著結構不穩定等問題，而且在疏水性肽段的富集上效果并不理想，因此發展一種結構更加穩定的材料來富集疏水性肽段是非常有必要。2005年，Cote課題組首次發現共價有機骨架材料。共價有機骨架材料是一種通過共價鍵緊密結合的材料，具有結構穩定，耐高溫，孔徑大小可以調節等優勢，在氣體存儲/吸附、光電、催化等領域有著良好的應用前景。此外，共價有機骨架材料中有著大量的苯環結構，具有好的疏水性 (P.J. Waller, F. Gandara, O.M. Yaghi, Z. Liu, Accounts of chemical research, 2015 48(12), 3053-3063; A.P. Cote, A.I. Benin, N.W. Ockwig, et al. Science, 2005, 310(5751), 1166-1170.) 。

磁性納米材料是具有納米尺寸的磁性材料，與常規的磁性材料相比，其具有超順磁性、高矯頑力、低居里溫度和高磁化率等優點。并且磁性納米材料具有易于表面修飾、低毒性、溶液分散性好及磁場感應靈敏等優點；這些均為其應用于蛋白質組學中富集低豐度蛋白和肽段提供了可能。

本發明基于共價有機骨架材料和磁性納米粒子的優良性質，制備一種磁性共價有機骨架納米復合材料，既具有著磁性納米材料易分離、分散性好、磁場感應性好等優點，又具有共價有機骨架材料結構穩定、比表面積大等優點。通過π-π共軛作用和疏水性能夠對含苯環結構的肽段或疏水性的肽段進行高效地分離富集；而且材料具有磁性能夠使吸附和分離過程更加簡單、高效。

發明內容

本發明的目的是提供一種磁性共價有機骨架納米復合材料及制備方法和應用，以簡單有效的方法制得磁性共價有機骨架納米復合材料，其同時具有多孔性、結構穩定、比表面積大等共價有機骨架材料的優點和分散性好、易于分離、磁場感應性好等磁性材料的優點；在吸附含苯環結構的肽段或疏水性的肽段有著獨特的優勢，在蛋白質組學和肽組學等領域有良好的應用前景。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

磁性共價有機骨架納米復合材料是在室溫下通過醋酸的催化將共價有機骨架材料直接包覆在四氧化三鐵磁性納米粒子表面，包括如下步驟：

（1）使用溶劑熱反應法合成四氧化三鐵納米粒子；

（2）在室溫下，將四氧化三鐵納米粒子、1,3,5-三（4-氨苯基）苯和對苯二甲醛在有機溶劑中混合，分散均勻后在醋酸的催化下直接發生反應，在四氧化三鐵納米粒子表面進行共價連接，生成磁性共價有機骨架納米復合材料。

其制備方法的具體步驟如下：

（1）四氧化三鐵納米粒子的制備

在乙二醇中加入可溶性三價鐵離子鹽，醋酸鈉和檸檬酸鈉，配成澄清溶液，將該溶液移入密閉加熱容器中，在180-220℃條件下進行溶劑熱反應，反應5-12h，得到四氧化三鐵納米粒子；

所述的可溶性三價鐵離子鹽是氯化鐵、醋酸鐵、硝酸鐵、硫酸鐵中的一種；

所述的三價鐵離子、醋酸鈉和檸檬酸鈉的摩爾比為1-5:10-20:0-4；

（2）磁性共價有機骨架納米復合材料的制備

將步驟（1）所得的四氧化三鐵納米粒子、1,3,5-三（4-氨苯基）苯和對苯二甲醛分散在有機溶劑中，室溫下超聲25min后，在醋酸的催化下生成磁性共價有機骨架納米復合材料；