第五,金属-有机框架材料方便合成,可以很方便地进行薄膜化和纳米化。因此,研究人员可以合理选择组分构建单元、修饰功能基团以及调控尺寸,来构建具有特定发光功能的金属-有机框架材料。它被广泛应用于离子探测、爆炸物探测、小分子探测、pH探测、白光发射材料以及温度传感等方面。
MOFs材料在结构和性能上呈现出了新颖的特性,同时在功能方面展示了潜在应用前景,这将促使它在未来生物、化学和材料科学等领域成为研究热点之一[5]。
1.2.3 发光MOFs材料的发展动态
金属-有机框架材料(MOFs)是依照诺贝尔化学奖获得者Werner的配位化学理论快速发展起来的一个新材料体系。最开始的配位框架物为1897年科学家Hofinann发现的Ni(CN)2NH3C6H6,这个材料是由氰基连接金属形成一种矩形网络,而苯环分子处于网络结构的孔隙中。1989年,研究发现了阳离子型框架物CuⅠ[C(C6H4-CN4)],使多孔配位聚合物的研究和发展更进了一步。1999年,Yaghi研究小组第一次报道了具有里程碑意义的三文金属-有机框架材料M0F-5,它具有氧气吸附性能,给予人们利用MOFs材料存储能源气体的希望。随后,Yaghi研究小组合成了MOF-74,并且对有机配体对苯二甲酸进行线性展开和官能团修饰,成功地建立了一系列 IRMOF 材料(Isoreticular metal-organic framework),将孔径大小由3.8A提升到98A (如图1.2所示),实现了MOFs材料从微孔到介孔的飞跃。在此同时,其他众多科学家也努力研究MOFs材料,最开始纯粹地探索MOFs材料的新颖结构,逐步延伸到非均相催化本文来自辣|文,论`文'网,
毕业论文 www.751com.cn 加7位QQ324_9114找源文、气体吸附与分离性能、电学、光学以及磁学等功能应用方面[6]。
图1.2 (a) MOF-74的单晶结构示意图;(b) IRMOF-74系列的单晶结构示意图
1999年,Yaghi研究组最早报道了MOFs材料发光性质。他们合成的稀土-有机框架材料Tb2(BDC)3(H20)4 (BDC =对苯二甲酸),在254 nm紫外光激发下,出现比较强的Tb3+特征发射。真空下进行热处理,可以去除该稀土-有机框架材料处于端基的水分子,获得的Tb2(BDC)3材料具有开放式的金属端基位点,可潜在应用为探测小分子的荧光材料。同年,H.FU等人研究发现,MOFs材料Cd(BDC)引入第二配体吡啶 (py)后,荧光强度比配体对苯二甲酸增强了100倍,可作为蓝光LED材料的潜在应用。
2002年,南京大学的游效增院士等人以稀土离子为基体, 2,6-萘二羧酸(NDC)为配体,合成了一系列具有相同类型结构的稀土-有机框架材料,Eu2(NDC)3(DMF)4·mH20 和 Tb2(NDC)3(DMF)4·mH20 。这些材料在大约350nm波长的紫外光激发下,有较强的红光和绿光发射,说明它们可以潜在地作为红光或者绿光LED材料使用。
2004年,南开大学程鹏教授等人第一次研究3d-4f类双金属-有机框架材料的发光性能。研究发现,合成的双金属-有机框架材料[Ln(PDA)3Mn1.5(H20)3]·3.25H20 (Ln = Eu,Tb)加入少量Zn2+离子,可明显增强稀土离子的发光强度,加入其它二价阳离子时则不改变甚至减弱稀土离子的发光强度。
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