[发明专利]一种磁-色同步响应的自组装微孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合多功能先进微孔材料技术领域，具体涉及一种磁-色同步响应的自组装微孔材料及其制备方法。

技术背景

近年来，具有环境刺激-结构改变-性能响应的自组装微孔材料成为复合多功能先进材料研究和开发的热点。这类复合多功能先进材料在分子识别、分子传感器、分子马达等方面具有广泛地应用前景。

目前为止，对于合成具有环境改变（包括：温度、不同分子、压力等）响应能力的自组装微孔材料的研究已有一定的报道，但现有的报道中涉及的多数微孔材料，其结构变化具有单向性、结构改变导致的性能响应改变不明显甚至没有响应（Holman, K. T.; Pivovar, A. M.; Ward, M. D. Science, 2001, 294,1907. Takaoka, K.; Kawano, M.; Hozumi, T.; Ohkoshi, S.; Fujita, M.; Inorg. Chem., 2006, 45, 3976. Wang, X. Y.; Scancella, M.; Sevov, S. C. Chem. Mater.2007, 19, 4506. Tanaka, D.; Kitagawa, S. Chem. Mater., 2008, 20, 922. Ohara, K.; Marti-Rujas, J.; Haneda, T.; Kawano, M.; Hashizume, D.; Izumi, F.; Fujita, M. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 3860.）。磁性传递媒介中常用的是氰根离子、叠氮根离子等，Kitagawa利用含有氰根离子的前体合成了具有水分子诱导磁性响应能力的微孔材料，但是，这类磁性传递媒介是一类具有环境及生物毒性的危害及危险物质，另外，这类材料在变化过程中没有明显的可视的颜色变化，跟踪控制难度大，因此，难以成为优良的复合多功能先进材料。到目前为止，并没有关于具有磁-色同步响应能力的自组装微孔材料及合成方面的报道。（Kurmoo, M. Chem. Soc. Rev.2009, 38, 1353. Roques, N.; Mugnaini, V.; Veciana, J. Top Curr Chem2009, 293, 207. Kitagawa, S.; Uemura, K. Chem. Soc. Rev.2005, 34, 109. Bradshaw, D.; Claridge, J. B.; Cussen, E. J.; Prior, T. J.; Rosseinsky, M. J. Acc. Chem. Res.2005, 38, 273.）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁-色同步响应的自组装微孔材料及其制备方法。

本发明所提供的磁-色同步响应的自组装微孔材料，是由含有自旋电子和具有配位场诱导变色能力的过渡金属离子与五元氮杂环类有机配体，在阻断基团协同作用下，通过溶剂热自组装得到的有颜色的晶态微孔材料，孔道大小0.3~1 nm。该微孔材料在失水-得水的过程中其结构能够从高度晶态转变为亚稳态，同时发生明显的颜色变化，磁学性质能从强反铁磁长程有序转变为强反铁磁长程无序。

本发明提出的磁-色同步响应的自组装微孔材料的具体制备步骤如下：将金属盐和五元氮杂环类配体溶解到溶剂中，室温搅拌1~5000分钟，然后转移到高压反应釜中，在温度为60 ~ 250摄氏度下溶剂热1~200小时。然后自然冷却至室温，过滤、氯仿洗涤、干燥得到具有磁-色同步响应的微孔材料。

制备所得的磁-色同步响应的自组装微孔材料为有色晶态微孔材料，具有三维结构一维直通孔道、孔道大小在0.3~1 nm之间，结晶于六方晶系。特征衍射峰（2θ）位于：7 ± 1、9 ± 1、11 ± 1、12 ± 1、13 ± 1、14 ± 1、17 ± 1、23 ± 1、28 ± 1 o。磁化强度随外场增加表现为线性增加，在7 T时，磁化强度为0.077 ± 0.02 Nβ/mol。失水后为墨绿色准晶体，特征衍射峰（2θ）位于9 ± 1、11 ± 1。磁化强度随外场增加表现为曲线增加，在7 T时，磁化强度为0.174 ± 0.02 Nβ/mol。

本发明中，所述的过渡金属离子为铬、锰、铁、钴、镍、铜中的一种或几种。