随着金属-有机骨架材料的发展,大概有上万种 MOFs 已经成功合成。MOFs 是 由金属离子和有机配体在有机溶剂中发生配位反应而得到的。反应时间、反应温度、 有机配体和金属离子之间的比例等等,都会影响最后目标产物的产率、质量、内部结构等。一般来说,MOFs 的合成方法有以下几种:(1)扩散法;(2)水热法(溶剂 热法);(3)溶剂挥发法。[15]最近几年,随着科学的发展,又有一些新式的合成方 法被发现,诸如超声波法、微波法等。
MOFs 自从被发现了以后发展很快,因为其优异的多孔特性,深得科学家的青睐。 它的用途广泛,常被广泛的用于光电学材料领域方面。除此之外,MOFs 还由于其密 度低、结构可调,在甲烷、氢气等气体的存储方面也有新的建树。[12]
1。2 国内外研究现状及存在问题
1。3 研究的实际意义及实用价值
在这个信息技术极度发达的如今,光电信息材料、生物高分子材料、其他高新技 术材料以及新型功能材料受到了大多数研究人员的关注。
三大合成高分子材料分别为合成树脂和塑料、合成橡胶和合成纤维。在很长一段 时期内,它们多用作力学性能优异的结构材料。随着材料化学的发展,新的聚合方法、 新的聚合物结构以及聚合物的新性能不断涌现,也在促生着新的有机高分子材料的制 备,同时使得带有特殊基团可以显示特殊用途的功能性高分子材料发展迅速,并己成 为高分子科学与高分子工业研究领域的前沿领域。[17]当然首当其冲的是对于刺激具有 响应性的高分子材料日益受到人们的关注。所谓刺激响应性功能高分子材料即是对 光、热等外界条件剌激比较敏感,被其中某种条件刺激后能够迅速作出响应,改变聚 合物自身物理或化学性质的一类智能型材料[18]。而在这些所有的外界刺激条件中,光
作为一种清洁能源,以其快速的反应速度和无污染的特性倍受科研人员的青睐。偶氮 苯及其衍生物由于具有独特的可逆异构化性能,可用作开关分子。偶氮苯基团的引入 可以使一些材料具有光控的特性。如果将偶氮苯基团引入到具有特定结构或用途的聚 合物中,便可以使该目标聚合物也具有光控特性,从而使得传统高分子材料具有特殊 的新性能。近年来,关于光响应性偶氮苯功能高分子材料的合成及应用的报道逐年增 多,同时研究的深入也对光响应性偶氮苯引入高分子材料的发展提出了更高的要求, 迫切需要开发出更多具有优异性能的新型高分子材料。
金属-有机骨架材料做为一种新型的多孔材料自从其被合成出后就一直受到人们 的追捧。[26]因其具有合成方法容易、高比表面积、孔隙率大、结构可控等特点,用途 非常广泛。经过近十年的努力,MOFs 在储氢方面的研究有了大幅的进展。而随着温 室效应,全球气候变暖的威胁越来越大,MOFs 开始走向二氧化碳的吸附领域[19]。许 多国内外的科学家开始关注 MOFs 对于二氧化碳的吸附作用。但是由于 MOFs 吸附 CO2 后再生困难,重复利用率低等问题,还未能用于实际生产、生活,为此,需要设 计一类新型的 CO2 吸附剂。
随着偶氮苯及其衍生物的光致异构化变得越来越热门,一种新的理念——将偶氮 苯引入 MOFs 中作光控开关被提出来。这种新合成的材料,不仅拥有和以前 MOFs 材料相同的特性,还拥有偶氮苯的光敏特性。目前这个领域开始趋于前沿领域,展现 出了美好的前景道路。
总而言之,偶氮苯及其衍生物拥有广泛的用途及广大的发展前景。[25]若将其作为 分子开关引入 MOFs 空穴中,可以通过光照或加热来控制孔穴的开、关,从而控制气 体的进出,设计出一类能可逆吸附气体的新型可再生多孔材料,这将大大降低多孔材 料的再生成本,具有非常重要的现实意义和应用价值。