Development of Magnetic Nanozymes Based on MXene-MOF Composites

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本研究では、マイクロ流路センシングデバイスとして応用を目指して、複合原子層化合物であるマキシン(MXene)と配位高分子(MOF)を用いた新規ナノ複合体(MXene-MOF)を開発する。磁気、発光および電気化学的性質を有するMXene-MOF複合体にペルオキシダーゼ等の酵素を吸着させ、ナノザイムとしての活性能および食品毒の検出能を評価する。更にナノザイムのマイクロ流路デバイスへ組込みを検討する。本年度は、(1)MXeneの合成、(2)MXeneとMOFまたは多核クラスター錯体分子(MOP)からなる複合ナノシートの合成、の２項目を中心に進めた。(1)では、TiCまたはTiNベースのMXeneを合成し、複合化のために単層化ならびにMXene表面へのスルホニル基の導入を進めた。SEM-EDXなどの測定のより、均質な表面修飾MXeneの作製を確認した。(2)では、表面修飾したMXene上でのMOFの直接合成により複合体を得ることに成功したが、組成の均質性および合成の再現性に問題があった。そこで、MOF類似構造を有するMOPを用いて複合化を行うと、MXene-MOP複合体が再現性良く合成できた。SEM-EDXなどの測定より、均質な複合体の形成が確認された。吸着測定により空隙構造を評価すると、MXene 単層膜では窒素が吸着されないが、MXene-MOP複合体では低圧で高い吸着能を示したことから、MOPがMXene膜間に挿入され、細孔構造が形成されていることが示唆された。また、並行して二酸化炭素の光還元能を有するMOPの開発、並びにMOPとイオン性分子や酵素との複合化を進め、MXene-MOP複合体の更なる機能化・複合化の展開を検討した。