[发明专利]一种基于共价有机框架的超材料及其在光学器件中应用

说明书

本发明提供了一种基于共价有机框架的超材料及其在光学器件中应用，该超材料由共价有机框架构成；所述超材料为片状结构或中空球状结构，由多个纳米片取向排布构成。本发明提供的基于共价有机框架的超材料具有纳米孔道，可以吸附液体或气体介质中的化学物质，并改变超材料的光学响应，实现物质检测；通过对合成单体及合成条件的选择，可以灵活地调节纳米片的尺寸及排布结构，从而调节超材料的整体结构及光学响应效果。该超材料可以应用在光学器件领域，如光学传感器、光栅、防伪标志等。

技术领域

本发明涉及光学超材料领域，特别是涉及一种基于共价有机框架的超材料及其在光学器件中应用。

背景技术

光学超材料是以亚波长尺度的单元结构或具有特异电磁特性的超原子组成的材料，基于其几何形状、尺寸、表面介电常数以及组装结构，具有对电磁波的控制和响应能力。传统超材料是通过自上而下的方法制造的超表面，如电子束光刻或聚焦离子束铣削法，这些方法成本高，效率低。自下而上的自组装策略可以大规模制造复杂的超原子或超结构，但现有的自组装方法制备的光学超材料多为致密的实心材料，如银纳米颗粒堆积形成的纳米谐振器、金纳米颗粒静电吸附组装的可见光波段超材料完美吸收体、纤维素纳米晶自组装的荧光超材料等，缺乏具有均一纳米孔道结构的超材料。均一的纳米孔道结构可以使材料具有更大的吸附面积与选择性吸附能力，可以在吸附其他物质时定量地改变光学响应，实现传感等功能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于共价有机框架的的超材料及其在光学器件中应用，以解决现有缺少具有纳米孔道结构的自组装超材料的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于共价有机框架的超材料，所述超材料由共价有机框架构成；所述超材料为片状结构或中空球状结构，所述片状结构和中空球状结构均由纳米片取向排布构成。

进一步地，所述超材料BET比表面积为100-3000m²/g，结晶度为30％-100％；所述纳米片长度为5-2000nm，厚度为5-200nm；所述纳米片取向排布间距为5-200nm，Hermans取向因子为0.5-1.0。

进一步地，所述片状结构的长度为1-50000μm，宽度为1-50000μm，厚度为20-20000nm；所述中空球状结构的外直径为20-10000nm，内直径为10-9000nm。

进一步地，所述超材料在600-1500℃碳化后保持由纳米片取向排布构成的片状结构或中空球状结构，并具有导电性。

进一步地，所述共价有机框架为第一单体A和第二单体B缩聚而成。