[发明专利]金属富勒烯-光活性MOF复合物、其制备方法与应用以及调控金属富勒烯分子磁性的方法

说明书

本发明属于复合材料领域，涉及金属富勒烯‑光活性MOF复合物、其制备方法与应用以及调控金属富勒烯分子磁性的方法。该复合物包括光活性MOF和金属富勒烯分子；所述光活性MOF是以含有偶氮苯基团的羧酸作为配体，金属离子为节点构筑成的具有三维有序网状结构的金属有机框架化合物，所述金属富勒烯分子为磁性金属富勒烯分子。进一步利用光照MOF材料进而调控金属富勒烯的分子磁性。光照后光活性金属有机框架化合物材料中的偶氮苯基团发生顺反异构化，改变了孔道的微环境和孔道尺寸，进而改变孔道与金属富勒烯的主客体相互作用，最终影响金属富勒烯的分子磁性，实现了金属富勒烯量子比特的光调控，从而有利于加快量子信息的处理过程。

技术领域

本发明属于复合材料领域，涉及富勒烯-金属有机框架化合物(MOF)复合材料，具体涉及金属富勒烯-光活性MOF复合物、其制备方法与应用以及调控金属富勒烯分子磁性的方法。

背景技术

光功能材料由于具有光刺激响应的独特性质而被广泛关注。偶氮苯基团是光响应有机功能团里研究最多的一个。在外界紫外光或者加热的条件下，偶氮苯基团可以经历顺反异构。这种异构使得顺式碳原子的距离由变成反式碳原子的基于这种构型变化，具有偶氮苯基团的器件可以在光照或者热处理情况下发生光响应行为，具有重要研究价值。

金属有机框架化合物(MOF)由于其在催化、气体存储、储能、传感等方面具有潜在的应用价值而被广泛关注。借助有机合成手段将金属离子或者金属簇与配体通过有序的三维网络结合起来赋予MOF许多优异的性质。随着研究的不断深入，金属有机框架化合物的整体结构、多孔性、表面功能基团都可以设计、合成以及调控来发挥它们各自的功能。将偶氮苯基团引入MOF，可以赋予 MOF更多的功能。一方面，通过热或者光将偶氮苯基团异构化可以调控MOF的孔径；另一方面，可以通过热或者光来调节客体分子的吸附和释放。因此，将对光比较灵敏的偶氮苯片段引入MOF可以显著改善其孔径以及与客体分子间的相互作用。

作为一种纳米材料，富勒烯和金属富勒烯具有突出的物理化学性质受到大家的关注，已成为当今物理、化学、材料、能源及生命科学等领域的重要功能材料。富勒烯和金属富勒烯独特的芳香性碳笼结构使其可以很好地与MOF复合并产生主客体π-π相互作用，是一种有发展潜力的复合材料。内嵌金属的富勒烯具有独特的分子磁性，表现出电子自旋活性、顺磁性以及单分子磁体特征等，在量子计算、信息存储、吸波材料等方面具有重要应用。

发明内容

本发明提供一种金属富勒烯-光活性MOF复合物，该复合物包括光活性 MOF，以及金属富勒烯分子；

所述光活性MOF优选含有偶氮苯基团，其可以在光照下发生顺反异构。

根据本发明，所述光活性MOF是由含有偶氮苯基团的有机羧酸为配体，金属离子为节点构筑成的具有三维有序网状结构的金属有机框架化合物；

优选的，所述配体优选为含有一个或多个偶氮苯、和一个或多个芳基或杂芳基的有机羧酸，所述芳基可为苯基、萘基等；所述杂芳基可以为五元杂芳基，例如呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑等；六元杂芳基，例如吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪等；稠环杂芳基，例如吲哚、喹啉、蝶啶、吖啶等。所述配体中的羧酸基可以为一个或多个。

根据本发明的实施方案，所述配体可以选自如下式所示的结构；

所述光活性MOF中的金属离子选自抗磁性金属粒子，例如选自Zn²⁺、Mg²⁺、 Zr²⁺、Zr³⁺、Zr⁴⁺等金属离子，示例性地，选自Zr⁴⁺；