[发明专利]一种预测多官能团的MTV-MOFs材料对客体分子的释放效果的方法

说明书

本发明利用Weibull模型以及Arrhenius公式，推导出金属‑有机框架材料中官能团与客体分子的相互作用与金属‑有机框架材料中官能团分布之间的量化关系，从而量化和预测MOFs材料对客体分子的释放效果，可以根据预测结果，进行前期的材料结构设计，使得到的材料达到所需的释放效果。

技术领域

本发明属于利用金属-有机框架材料进行客体释放的技术领域，尤其涉及一种预测多官能团的MTV-MOFs(多组分-金属有机框架材料)对客体分子的释放效果的方法。

背景技术

金属-有机框架材料[metal-organic Frameworks，又称金属有机框架，金属有机骨架材料，金属有机配合物或配位聚合物(coordination polymer)]是近二十年来研究比较热门的新型晶态多孔材料，具有大的比表面积，可调节的孔径大小，可设计的拓扑结构及易修饰的孔道化学环境等优良的性质。多组分金属-有机框架材料(MTV-MOFs)含有的丰富可变的多官能团已经在很多领域得到应用研究，如气体吸附(D.Zhao,D.J.Timmons,D.Yuan,H.C.Zhou,Acc.Chem.Res.2011,44,123.J.L.C.Rowell,A.R.Millward,K.S.Park,O.M.Yaghi,J.Am.Chem.Soc.2014,126,5666)，催化(J.S.Seo,D.Whang,H.Lee,S.I.Jun,J.Oh,Y.J.Jeon,K.Kim,Nature2000,404,982)以及选择性吸附和分离等(Furukawa H,Cordova KE and O’Keeffe M et al.Science2013,341,1230444)。当前对于客体分子与金属-有机框架材料之间的相互作用的研究大都集中在小分子(例如气体分子，H₂O等)，主要研究其在与框架产生作用的吸附焓，吸附熵以及自由能等的变化上(J.Jiang,H.Furukawa,Y.-B.Zhang,O.M.Yaghi,J.Am.Chem.Soc.,2016,138,10244)。这是由于小分子研究条件较为方便，模拟计算方法也较为成熟。而对于像客体分子这样的半径较大的客体分子与金属-有机框架之间的研究重点大都集中在对应用中(H.S.Cho,H.Deng,K.Miyasaka,Z.Dong,M.Y.Cho,A.V.Neimark,J.K.Kang,O.M.Yaghi,O.Terasaki,Nature 2016,527,503)，且在这些研究也往往是针对于材料的吸附焓，吸附熵以及自由能的研究。研究客体分子与MTV-MOFs(可被官能团修饰的孔材料)之间的弱相互作用与主体材料之间的关系的报道十分稀缺。造成这种研究缺乏的原因主要在于用于研究主客体之间相互关系的材料及其能级结构单一，得到的数据具有局限且变量不易控制，难以分析主客体相互作用的规律。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种预测多官能团的MTV-MOFs材料对客体分子的释放效果的方法，能够利用该预测方法实现官能团种类和比例的预设计。

本发明的技术方案可以通过以下技术措施来实现：

一种预测单一官能团的MTV-MOFs材料对客体分子的释放效果的方法，包括如下步骤：

(1)将含官能团A的MOF材料，记为MOF-A，负载特定客体分子，置于释放环境中，在特定时间间隔检测释放量，得到若干释放值y与时间t的散点；

(2)利用公式

对步骤(1)得到的散点进行模拟，得到模拟的释放曲线以及参数k，n的值，其中k是总释放率常数，n是形状参数；

(3)通过步骤(1)和(2)得到官能团A在MTV-MOFs材料配体中的比例为x的条件下，k与x的关系以及n与x的关系，其中，k与x呈指数关系，n随x变化基本稳定，取n的平均值；

(4)设置参数P，令

P＝-ln k，