南开大学化学学院分析化学尹学博

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尹学博 ,南开大学教授。长期从事分析化学新方法研究，相关成果发表SCI收录论文83篇，包括Adv. Funct. Mater.，Chem. Sci.，Small，ACS Appl. Mater. Interfaces，TrAC-Trends Anal. Chem.， Nanoscale，Biosens. Bioelectron. ，Chem. Commun.，Anal. Chem.和Chem. Eur. J.等分析化学及相关学科期刊等，H指数28。近年来，结合材料科学的最新研究成果，开展肿瘤的成像和和原位治疗等相关研究。详细研究了碳点的新颖制备，发光机理及双模态成像应用。充分利用金属有机骨架材料的可设计性特点，通过简便、易得的功能配体和金属节点，设计制备了功能化金属有机骨架材料，开展其多模态成像，诊疗一体化应用；通过引入特异性的识别单元提高选择性，利用电致发光和比例荧光等检测手段的高灵敏度，发展专一性强、灵敏度高的分析检测新方法。
姓　　名        尹学博        
性　　别        男
出生年月        1970-06        
籍　　贯        河北邢台新河县
学　　历        博士        
毕业院校        南开大学
职　　称        教授        
管理职务        中心主任
工作内容        教学科研        
系所单位        分析科学研究中心
特殊人才称号        
教育部新世纪优秀人才
通讯地址        天津市卫津路94号南开大学中心实验室
电 话        (86) 22 23501380
电子邮件        xbyin@nankai.edu.cn
        
研究领域        
生物电化学
化学修饰电极
高灵敏电化学发光在生物分析中的应用
传感与成像
成像探针合成及应用


招生学科：分析化学


教育及科研经历        
河北师范学院(本科) 1988.9-1992.7
河北新河县振堂中学(教师) 1992.7-1997.9
抚顺石油学院(硕士) 1997.9-2000.7
南开大学(博士) 2000.9-2003.7
中科院长春应用化学研究所(博士后) 2003.8-2005.7
南开大学 化学学院(副教授） 2005.7-2010.12
南开大学 化学学院（教授） 2011.1-至今

荣誉和奖励        
教育部新世纪优秀人才(2006)
中国分析测试协会科学技术奖二等奖(2015)

人才培养        
毕业博士研究生4名，硕士研究生15名，在读博士研究生5，硕士研究生2名，访问学者1名（王诗文）
3人获南开大学研究生奖学金二等奖(沙蓓蓓,魏玮,刘东元)
4人获南开大学研究生奖学金三等奖(辛有英,刘东元，唐春霞，卜楠楠)
3人获南开大学优秀硕士论文(沙蓓蓓,刘东元，唐春霞)
1人获天津市优秀硕士论文（唐春霞）

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2018自然科学基金项目-聚集诱导发光金属有机骨架：从发光机理研究到传感与诊疗一体化应用
批准号        21874074        学科分类        基于可再生资源高分子 ( B040401 )
负责人        尹学博        职称                单位名称        南开大学
资助金额        64万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日

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南开大学的尹学博教授课题组讨论了碳点的非传统制备方法、结构、电子特性和非荧光应用。其中，碳点通常由类似石墨的核和无定形氧的壳组成。当石墨类材料变成碳点时，其导带和价带分离，并出现量子限域效应。当电子从传导转移到价带，在光激发时形成电子、空穴对。这些电子特性决定了碳点的电致发光（ECL）、光催化和光动力疗法等光激发应用。在讨论了电子结构后，作者回顾了碳点在ECL、太阳能光伏、光催化和治疗诊断等方面的应用。研究成果以题为“Carbon Dots, Unconventional Preparation Strategies, and Applications Beyond Photoluminescence”发布在国际著名期刊Small上。

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传统意义上，碳点（C-dots）一般通过“自上而下”和“自下而上”的合成方法来获得。以石墨、碳纳米管和烟灰等为前驱体，采用“自上而下”的方法制备了各种荧光发射的C-dots。在这种方法中，类石墨材料通过电弧放电、激光烧蚀、酸性剥离和电化学氧化而断裂。将小于10纳米的产物分离收集，获得C-dots；以葡萄糖等有机小分子为前驱体，利用简单的水热法可以制备荧光C-dots，是一种“自下而上”的方法。此外，糖类、柠檬酸、氨基酸甚至生物分子都可以通过“自下而上”的策略获得C-dots。虽然“自上而下”和“自下而上”的策略制备的C-dots具有相似的发光性能，但它们的结构和性质存在一定的差异。一般来讲，“自上而下”策略得到的C-dots可以称为石墨烯量子点（GQDs），而“自下而上”策略得到的C-dots可以称为碳纳米点（CNDs）。通过对C-dots非传统制备策略的研究，发现GQDs也可以由分子前驱体制备，因此GQDs和CNDs需要根据其结构和性质进行重新定义，而不仅仅是前驱体。类石墨的核和含氧的壳层是GQDs的重要特征，而CNDs是无定形的，没有明显的核壳结构。因此，应该根据C-dots的化学、物理和光物理特性对其进行分类。

近期，南开大学尹学博教授在Small上发表综述，系统总结了近年来C-dots的非传统制备方法及其在电致化学发光、光伏转化、光催化、诊断治疗等领域的应用。作者详细探讨了C-dots具有双重功能。C-dots可分为核壳结构的GQDs和CNDs。核具有导带和价带，一旦光照射，电子跃迁就会导致电子/空穴对的形成。壳层具有电化学和化学活性。其电化学方面的活性实现了C-dots电化学发光，而其化学活性使C-dots易于功能化，适用于各种领域。C-dots的活性使其成为电化学发光的发射体和共反应物。在光催化领域，C-dots已被用作光敏剂和载流子。在光疗方面，C-dots的核的光捕获能力和光敏性，以及易于功能化的壳层，使其进行多模态成像和成像引导治疗成为可能。通过对C-dots核壳的物理化学性质的研究，以及对这些性质的合理设计，可以实现C-dots的广泛应用。最后，作者指出了C-dots研究所面临的挑战和机遇，包括：1）C-dots的形成机理尚不清楚；2）C-dots的光致发光与其他性质之间的关系尚不明确；3）对C-dots不同性质之间的机理、过程和关系仍知之甚少；4）C-dots表面功能化可以改善C-dots的有效的性质应用，以及将C-dots集成到多孔材料中可以作为多功能平台。

相关工作以 “Carbon Dots, Unconventional Preparation Strategies, and Applications Beyond Photoluminescence”为题在线发表在Small上(DOI: 10.1002/smll.201901803)。

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本文提出了多色发光的概念，即单一基质在单一激发下产生两种及以上波长的发光1。金属有机骨架（MOFs）是由金属离子与有机配体自组装形成的多孔材料。金属离子和配体可以作为潜在的发光中心，MOFs的孔道可以装载发光客体。丰富的金属离子和配体以及孔道结构，为发展单一MOFs的多色发光提供了极大便利。本文提出多发光MOFs的分类（图1）并对其应用进行了综述1。

1.配体与金属离子同时发光
      镧系离子的天线效应已有广泛报道，即配体吸收能量到激发态，经隙间穿越到三线态，三线态敏化镧系离子，实现天线效应发光。通过在对苯二甲酸上引入硼酸基团调控配体向铕离子的能量传递效率，利用配体与金属离子同时发光，构建多发光MOFs。硼酸基团对氟离子和H2O2具有强的亲和性，实现了氟离子和H2O2的比例型发光传感和可视化检测2,3。
     与调控能量传输不同，聚集诱导发光配体与镧系离子制备MOFs，利用配位限制配体的分子内旋转而增强发光，结合铕离子的天线效应发光，实现配体和铕离子的同时增强发光。提出了“配位诱导发光”的概念，验证了旋转受限发光；修正了天线效应过程，配体三线态与镧系离子激发态间能量差的阈值。双增强发光用于精氨酸的比例型荧光传感和可视化检测4。
2.主客体同时发光
      在MIL-NH2的前驱体中加入发红光的三(2,2'-联吡啶基)钌(II)（Ru(bpy)32+），通过一锅法制备了Ru@MIL-NH2。Ru(bpy) 32+具有红色荧光，MIL-NH2具有蓝色荧光，实现了300 nm单一激发下，蓝红主客体发光MOFs。MIL-NH2对水敏感，Ru(bpy)32+荧光稳定，Ru@MIL-NH2成功用于多种有机溶剂中水含量的比例型荧光传感和可视化检测5。
3.混合金属同时发光
      Ln3+离子具有相似的原子半径和配位方式，通过调整Ln3+离子比例，很容易的制备混合镧系金属MOFs。利用Eu3+、Tb3+和Dy3+的红、绿和蓝发光，结合三原色原理，制备在275 nm激发下发白光混合金属MOFs。天线效应控制发光过程，不同目标物与白光MOFs相互作用改变了能量传递效率和方式，从而发生荧光颜色的改变。以此为基础，实现了单一基质、单一激发、单一信号源的阳离子、阴离子和小分子的多目标物可视化检测6。
     发现2,5二甲酸苯硼酸在常压下水热反应，可以与Ln3+离子形成MOF凝胶，调控Eu3+、Tb3+和Dy3+的比例，得到不同发光混合金属MOF凝胶。利用275nm激发下不同颜色的发光，通过MOF凝胶实现彩色发光7。
4.混合MOFs同时发光
      Eu3+和Tb3+为金属节点，与2,5二甲酸苯硼酸反应分别制备红光Eu-MOFs和绿光Tb-MOFs，与蓝光UiO-66-NH2一起，制备三原色MOFs墨水。以此为基础，提出了基于荧光颜色为存储信息的新型防伪编码策略。该编码在日光下无色，实现防伪，在275 nm的单一激发下实现信息解码8。
      除了以上四种实现多发光MOFs的策略外，混合配体作为发光中心和具有多发光的单一配体也可用于制备多发光MOFs1。同时讨论了实现多发光MOFs的机理1。与单一发光相比，多色发光具有更丰富的应用，如比例型发光传感和可视化检测，多目标物分析，信息存储与防伪，LED照明等1。
(1) Yin, H.-Q.; Yin, X.-B. Metal–Organic Frameworks with Multiple Luminescence Emissions: Designs and Applications. Acc. Chem. Res. 2020, 53, 485-495.
(2) Yang, Z.-R.; Wang, M.-M.; Wang, X.-S.; Yin, X.-B. Boric-Acid-Functional Lanthanide Metal–Organic Frameworks for Selective Ratiometric Fluorescence Detection of Fluoride Ions. Anal. Chem. 2017, 89, 1930-1936.
(3) Cui, Y.; Chen, F.; Yin, X.-B. A ratiometric fluorescence platform based on boric-acid-functional Eu-MOF for sensitive detection of H2O2 and glucose. Biosens. Bioelectron. 2019, 135, 208-215.
(4) Yin, H.-Q.; Wang, X.-Y.; Yin, X.-B. Rotation Restricted Emission and Antenna Effect in Single Metal–Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 15166-15173.
(5) Yin, H.-Q.; Yang, J.-C.; Yin, X.-B. Ratiometric Fluorescence Sensing and Real-Time Detection of Water in Organic Solvents with One-Pot Synthesis of Ru@MIL-101(Al)–NH2. Anal. Chem. 2017, 89, 13434-13440.
(6) Wang, Y.-M.; Yang, Z.-R.; Xiao, L.; Yin, X.-B. Lab-on-MOFs: Color-Coded Multitarget Fluorescence Detection with White-Light Emitting Metal–Organic Frameworks under Single Wavelength Excitation. Anal. Chem. 2018, 90, 5758-5763.
(7) Chen, F.; Wang, Y.-M.; Guo, W.; Yin, X.-B. Color-tunable lanthanide metal–organic framework gels. Chem. Sci.2019, 10, 1644-1650.
(8) Wang, Y.-M.; Tian, X.-T.; Zhang, H.; Yang, Z.-R.; Yin, X.-B. Anticounterfeiting Quick Response Code with Emission Color of Invisible Metal–Organic Frameworks as Encoding Information. ACS App. Mate. Interfaces 2018, 10, 22445-22452.