金属-有机晶态材料多功能基元自组装及性质研究(4)

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高分子有机光学材料一般分为三类：(1) 侧链型：小分子发光基团连接在聚合物侧链上，(2) 全共轭主链型：整个分子均为一个大的共轭聚合物体系，(3) 部分共轭主链型：发光中心在主链上，但发光中心之间相隔不形成一个共轭体系。自本世纪初，高分子发光材料的研究人员主要研究了共轭聚合物，如聚苯、聚芴、聚噻吩、聚三苯基胺及其衍生物，聚三苯基胺，聚咔唑，聚吡咯，聚卟啉及其衍生物、共聚物等。另外还有一种方法是把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间。Kenneth P. Ghiggino等把荧光发色团引入RAFT试剂，通过RAFT聚合，把荧光发色团连接在聚合物上。

可以从上述的各种发光聚合物中看出，有机高分子光学材料多数是主链共轭的聚合物，主链聚合容易形成大的共轭面积，但它的溶解性、熔融性都比较低，加工较困难；而把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间时，仅在端基发光，分子量不会很大，因为如果分子量很大,源^自!优尔/文-论/文*网[www.youerw.com，则发光基团在聚合物中含量低，荧光很弱。而侧链聚合物发光材料，可以有力补充主链共轭聚合物的发光。

（3）有机-无机杂化材料

相比无机发光材料，具有低驱动电压、高亮度、高发光效率以及易实现大面积彩色显示等优点的有机发光材料，引起了人们广泛的注意，但是光效差、寿命短且稳定性差等缺点限制了它的商业应用。科研人员设想通过无机成分与有机成分进行复合的方式，有机结合两者的功能性优势，以期突破单一无机发光材料或者有机发光材料性能方面的缺点。在此背景下，有机-无机杂化材料得到了迅猛发展。

1.2 金属-有机框架材料

金属-有机框架（metal-organic frameworks, MOFs）材料是由金属离子或者金属团簇,与有机桥连配体通过配位键或者分子间的作用，自组装连接而成的高度结晶化的网状配合物，也称为金属-有机配位聚合物，近几十年来在配位化学领域中有了较快发展。与传统的无机多孔材料相比，金属-有机框架材料具有更大的空隙率和比表面积，特别是可调节的孔径和可变的功能基团。如今，MOFs材料在氢气存储、气体吸附与分离、催化反应、药物运载、生物传感器等方面已经得到应用。MOFs的研究涉及无机化学、有机化学、材料化学、配位化学、生命科学以及计算机科学等方面的最新成果，这是金属-有机框架材料近年来越来越受到研究团队重视的原因[3]。

1.2.1 MOFs材料的特点

（1）多孔性及大的比表面积

除去客体分子后多孔材料留下的的空间被称为孔隙。多孔性是材料的一种重要性质，可应用于催化、气体吸附与分离。有机官能团的长度越长，材料的孔径越大。在实际应用中，气体吸附与分离通常需要孔径相对小、孔隙率高的MOFs材料；催化应用则需要孔径较大的MOFs材料，而这可以通过选择不同的有机配体来调节孔径大小。另外，吸附和分离蛋白质或肽段，可依照材料的分子筛效应和性质，通过分子的尺寸或相互作用力的不同将它们分开。

判断多孔材料催化、吸附能力的另一个重要指标就是比表面积，所以研究人员不断改变MOFs材料金属中心和连接臂，以期使材料拥有更大的比表面积。比如，Yaghi小组较早的合成的MOF-5材料，它的比表面积约为3000m2/g；2004年，他们合成的MOF-177，比表面积大约为4500 m2/g，这个值在当时报道的MOFs材料中最大；2010年，他们报道的MOF-210，其BET比表面积可达到6240 m2/g，Langmuir比表面积更高达10400 m2/g，已经接近固体材料比表面积的极值。