一种具有2D制造技术

本发明专利技术公开了一种具有2D

【技术实现步骤摘要】
一种具有2D
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3D聚锁结构的二元羧酸Ni(II)水致变色配位聚合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于化学
，涉及一种配位聚合物，具体涉及一种具有2D
→
3D聚锁结构的二元羧酸Ni(II)水致变色配位聚合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，在外界信号刺激下能够发生肉眼可见的颜色变化的可视变色材料由于在传感、无墨
‑
可擦除打印以及防伪等众多领域的应用而受到了广泛关注。根据外界信号的种类不同，可以将变色现象分为光致变色、电致变色、热致变色、溶剂致变色和机械致变色等。然而，大多数的光致变色、电致变色、热致变色和机械致变色过程需要强烈的外界信号刺激，比如需要变化的光强度、高压、高温和特定的机械阈值。这些限制了它们能够广泛而方便地应用于日常生产和生活中。水致变色材料是指材料在受到水刺激时，能够发生光吸收或发射性质的改变。水致变色过程作为溶剂致变色过程的一种，相比之下需要的外界刺激比较温和。脱水过程的颜色变化通常可以通过加热、与干燥剂接触或真空干燥实现。而吸水的颜色变化过程只需要将材料表面与液态水或水蒸气接触即可发生。基于这一特征，水致变色材料可以用于可视监测、复写纸、湿度传感器、人体汗孔测绘以及油漆和涂料工业中。
[0003]配位聚合物是杂化材料中比较庞大的一类。由于组成配位聚合物的金属离子和有机配体有无限种组合方式，因此配位聚合物的结构和性质也有无限的多样性，从而使其适合构建变色材料。在各种有机配体中，π电子缺失的萘二酰亚胺衍生物能够很好地响应外界的光、电、热等刺激，通过一电子还原过程生成萘二酰亚胺自由基，并产生颜色变化。多元羧酸类配体为富电子物质，在构建变色材料时可作为电子供体。因此，可以用萘二酰亚胺衍生物和多元羧酸配体组合构筑水致变色配位聚合物。
[0004]另一方面，近些年来，具有缠结结构的配位聚合物以其迷人的拓扑结构和在吸附、分子识别以及传感等众多领域的广泛应用而受到特别的关注。迄今为止，已经有聚线穿、聚结、聚轮烷和聚锁等多种缠结结构被报道。在这些体系中，具有聚锁结构的配位聚合物具有高度的柔韧性和稳定性，在发生脱水或吸水作用时，能够使晶格在压缩或扩张的同时保持框架的稳定，缩短或延长电子供体和受体之间的距离，从而控制电子的转移及自由基的生成或淬灭。因此具有聚锁结构的配位聚合物适合用作水致变色材料。
[0005]目前对水致变色材料的研究主要集中在有机材料。与有机水致变色材料相比，水致变色配位聚合物在保留有机化合物易于修饰加工的优点的同时，还能够结合无机化合物的热稳定性和高强度，并能协同产生一些新的优异性能。因此，水致变色配位聚合物的研究成为当前的研究热点之一。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是：提供一种具有2D
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3D聚锁结构的二元羧酸Ni(II)水致变色配位聚合物及其制备方法，合成方法操作简单，产品产率高，绿色环保，配合物通过多种方式发
(s), 1388 (s), 1340 (s), 1249 (s), 1193 (m), 1146 (m), 1122 (m), 1094 (m), 1063 (w), 1015 (w), 984(w), 868 (w), 840 (m), 793 (s), 757 (m), 710 (m), 690 (w), 634 (s)。
[0018]上述所得的配位聚合物的相关表征如下：（1）晶体结构测定：其衍射数据是在Bruker SMART APEX II衍射仪上收集的，采用Mo K
α
射线 (λ = 0.71073
ꢀÅ
)，温度为173 K；使用技术扫描进行校正；晶体结构是通过SHELXS
‑
2013程序以直接法解出，用全矩阵最小二乘法使用SHELEXL
‑
2013程序进行精修；非氢原子的温度因子用各向异性进行修正；详细的晶体学数据见表1；代表性键长、键角见表2；氢键数据见表3。配合物的晶体结构见图1
‑
4。
[0019]上述所得的配合物的晶体属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为a = 14.8652(6)
ꢀÅ
，b = 25.7884(12)
ꢀÅ
，c = 10.9334(5)
ꢀÅ
，α = 90
°
，β = 90
°
，γ = 90
°
，V = 4193.3(3)
ꢀÅ3。配合物的非对称单元里包括半个Ni(II)离子，半个L1，半个L2阴离子，半个配位水分子，半个配位DMF分子和半个晶格DMF分子。Ni(II)离子是六配位的八面体配位构型，与来自两个不同的L1配体的两个氮原子和来自两个不同的L2阴离子、一个水分子和一个DMF分子的四个氧原子配位（见图1）。八面体的赤道位置由两个氧原子和两个氮原子占据(O3, O3
#1
, N1和N1
#1
)，而顶点位置被两个氧原子占据(O5和O6)。每个L1配体与两个Ni(II)离子配位，形成一个楼梯型链。L2进一步以楼梯形状将链连接成一个层状结构（见图2）。一个DMF分子和一个水分子作为终端配体与Ni(II)离子配位，不影响框架的结构和维度。从拓扑学的角度来分析，每个Ni(II)可以看作一个4
‑
连接节点，L1配体和L2阴离子可以看作连接体。这样，二维层可以简化为一个Schl
ä
fli符号为(44∙
62)的sql
‑
拓扑网络（见图2）。该配合物最有趣的结构特征是二维层沿两个不同的方向排列，每个二维层与无数个来自不同方向的其它二维层通过Hopf连接互锁（见图3），形成一个2D
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3D聚锁框架（见图4）。另外，在水分子上的O5和L2阴离子的O4之间存在分子内氢键相互作用，提高了该配合物结构的稳定性。
[0020]（2）水致变色性质研究：上述所得的配合物在150℃下加热，5分钟内即可观察到从黄色到绿色的颜色变化。若将该配合物的样品置于含有浓硫酸作为干燥剂的干燥器中，几小时后也可以由黄色变为绿色。将变为绿色的配合物停止加热或从干燥器中取出后，与空气接触2分钟后即可观察到从绿色变回黄色的颜色变化（见图5）。如果将绿色样品直接与液态水接触，则样品立刻由绿色变回黄色。该配合物的可逆水致变色过程可重复多次进行。该配合物非常稳定，加热到267℃前框架不会坍塌。变色温度范围较宽，在150
‑
267℃的温度区间内加热都可使该配合物发生从黄色到绿色的颜色变化。水致变色机理为该配合物被加热或浓硫酸干燥后，失去配位水分子，配合物的晶格发生压缩，缩短了电子供体（富电子的L2阴离子）和电子受体（缺电子的L1配体）之间的距离，发生电子转移，产生萘二酰亚胺自由基，从而使样品由黄色变为绿色。绿色样品与空气接触后，吸收空气中的水分子发生配位，或与液态水接触后直接与液态水分子配位，发生晶格扩张，电子供体和受体之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有2D
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3D聚锁结构的二元羧酸Ni(II)水致变色配位聚合物，其特征是它具有下述化学式：[Ni(L1)(L2)(H2O)(DMF)]
∙
DMF；它的晶体属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为a = 14.8652(6)
ꢀÅ
，b = 25.7884(12)
ꢀÅ
，c = 10.9334(5)
ꢀÅ
，α = 90
°
，β = 90
°
，γ = 90
°
，V = 4193.3(3)
ꢀÅ
3。2.根据权利要求1所述的一种具有2D
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3D聚锁结构的二元羧酸Ni(II)水致变色配位聚合物的制备方法，其特征是它的制备方法包括如下步骤：将一定量的反应原料与一定量的溶剂混合，在带聚四氟乙烯内衬的反应釜中于一定温度下密封反应一段时间，反应结束后自然冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥后得到黄色晶体，即为具有2D
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3D聚锁结构的二元羧酸Ni(II)水致变色配位聚合物。3.根据权利要求2所述的一种具有2D...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚卫秋，仲思丹，温世正，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：