[发明专利]一种发光自愈合的小分子金属-有机凝胶及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种发光自愈合的小分子金属‑有机凝胶及其制备和应用，通过将对苯二甲酰乙桥酰肼（H₄L¹）与水合醋酸锌在极性有机溶剂下，室温制备而成。凝胶的最低质量分数可达0.066%（溶质/溶剂×100%）。该凝胶具有显著的发光效应、染料选择性吸附、摇溶触变性质以及自愈合等多种功能。本发明选择简便易行的制备方法和廉价的原料，温和的条件下制备得到一种多功能集成的金属‑有机凝胶。

技术领域

本发明属于凝胶形态的软物质材料，具体涉及一种发光自愈合的小分子金属-有机凝胶及其制备和应用。

背景技术

凝胶是一类软物质材料，在生产实践与基础研究中常常起着重要作用。不同的使用场景要求了凝胶材料应具有特定的结构与性质。因此，开发或寻找新颖性质的凝胶材料吸引了科研人员的广泛关注。从设计的角度出发，金属-有机凝胶代表了一个重要的研究方向，即结合了无机金属离子的性质与有机分子的设计于一体的复合功能材料。研究发现，这类凝胶在选择性吸附与分离、非均相催化、化学传感、药物负载与输运等方面有潜在应用。与传统的高分子凝胶或纯有机小分子凝胶相比，金属-有机凝胶在分子设计上有更丰富的灵活性，且金属-有机分子之间的配位作用，以及广泛存在的分子间非共价相互作用，往往给予了这类凝胶体系有环境刺激响应性质，是开发外界刺激响应材料、传感材料、智能材料等方向的重要对象。

传统凝胶材料在分子设计环节往往从两亲分子出发。超过十个碳原子的长碳链是常见的憎水基团，而有形成氢键能力的羧基、羟基、酯基、酰胺基等作为亲水基团。因此，传统凝胶材料的分子设计往往是较大分子，因此最小成胶浓度不可能很低。金属-有机凝胶的有机分子设计则需考虑有配位功能的配位活性位点。近年来本课题组开发了一系列基于酰肼官能团的金属-有机凝胶，在氨敏、发光、手性凝胶等方面取得了较好的进展。本发明区别于前期工作的地方是，一方面将有机分子端基的芳基改为甲基，另一方面缩短酰肼基团中间的连接子。通过上述两个设计思路，将有机分子做小，且大大削弱了有机分子间在端基可能存在的π∙∙∙π与CH∙∙∙π相互作用，从而实现用小分子有机物与过渡金属离子形成金属-有机凝胶，并赋予凝胶体系以极低的最小成胶浓度、动态可逆的摇溶触变性能以及自愈合性质。

发明内容

本发明的目的在于针对现有发光自愈合凝胶种类的不足，提供一种小分子发光自愈合金属-有机凝胶的制备及其性质。本发明以简单易得的酰肼类小分子配体来制备金属-有机凝胶，并观察到可逆摇溶触变效应、自愈合性质、染料选择性吸附等性能。本发明的原料廉价易得、方法简单、制备过程快。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种发光自愈合的小分子金属-有机凝胶，该多凝胶为H₄L¹-Zn，其中H₄L¹为对苯二甲酰乙桥酰肼；H₄L¹订购自蒿莱医药技术上海有限公司。

一种制备如上所述的发光自愈合的小分子金属-有机凝胶的方法：将对苯二甲酰乙桥酰肼溶于有机溶剂中，得到溶液1；然后将溶液1和含Zn²⁺的溶液混合，并分散均匀得混合液，于室温静置得到发光自愈合的小分子金属-有机凝胶。

溶液1中对苯二甲酰乙桥酰肼和Zn²⁺的摩尔比为1:1。

所述的有机溶剂为N,N’-二甲基甲酰胺或DMSO。

对苯二甲酰乙桥酰肼在混合液中的质量分数为0.066%~0.52%。

对苯二甲酰乙桥酰肼在混合液中的质量分数为0.27%。

所述的含Zn²⁺的溶液为水合醋酸锌溶解于DMF或DMSO中形成的溶液。

一种如上所述的发光自愈合的小分子金属-有机凝胶在选择性吸附染料甲基紫中的应用。