[发明专利]通过氢键-有机框架包覆提高螺吡喃光致变色性的方法

说明书

本发明公开了一种通过氢键‑有机框架包覆提高螺吡喃光致变色性的方法，包括以下步骤：在不同的溶剂中通过不同的配体分子自组装结晶得到不同的HOF作为框架材料。本发明通过多孔氢键有机框架的引入，增大螺吡喃的分子空间自由体积，使螺吡喃分子在固态下具备足够的空间进行开环‑闭环反应从而提高耐变色性和耐疲劳性。

技术领域

本发明涉及有机固态光致变色材料领域，特别涉及一种通过氢键-有机框架(HOF)的包覆提高变色分子螺吡喃固态下光致变色性的方法。

背景技术

光致变色材料由于其可逆的光致变色反应，引起了分子的结构、颜色、电磁分布等的变化，在军事上可以做军事伪装，在信息存储方面可以做可擦写的存储光盘，在民用上可以做装饰和防护包装材料，具有广泛的应用价值和前景。光致变色材料中最核心的组成部分是光致变色分子，螺吡喃由于其独特的光物理性质可以满足许多功能材料的要求，且因其优异的变色性能而被广泛应用。但螺吡喃类化合物变色时发生的开环反应即C-O键的断裂需要分子中具有一定的自由体积。在固态条件下，螺吡喃分子间紧密堆积处于聚集状态，在紫外光或者酸碱等外界条件的作用下，螺吡喃的开环反应难以发生，导致变色缓慢甚至不变色，因而不能投入到实际应用中。为了提高光致变色分子在固态条件下的变色性能，其中一种常用方法是将螺吡喃与聚合物单体共聚，对于接枝聚合物的聚合过程，可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)或原子转移自由基聚合(ATRP)是必不可少的。因此，反应条件太苛刻而难以进行。另一种措施是在前一种基础上改性的，通过引入合适的位阻基团修饰光致变色分子，然后再通过分子自组装形成单分子层，从而增加光致变色时所需要的自由体积，达到固体光致变色的性能。但是这种方式需要复杂的合成步骤，同时光致变色分子稳定性又受限。最后一种措施是使用多孔结构加载光致变色分子，从而改善光致变色性。通过多孔结构加载光致变色分子不仅在固态时具有良好且快速的响应，且由于多孔结构的保护，因此具有更好的抗疲劳性。HOF具有许多独特的特性。例如溶液加工性，高结晶结构，可回收性，易于纯化等。由于HOF具有固有的无金属特性，因此与MOF相比通常具有较低的密度和毒性。同时在化学和热稳定性方面，可与金属有机框架(MOF)和共价有机框架(COF)媲美。具体地，由于HOF由不溶于水的有机部分构成，因此它们通常表现出对水或湿气的高稳定性，这不同于MOF的情况。由于这些特性，HOF在许多领域都显示出了潜力。

发明内容

本发明介绍了一种通过氢键-有机框架包覆提高螺吡喃光致变色性的方法，负载后产物中变色分子其固体粉末经波长为365nm的紫外光照射2min后，产品的颜色由浅橙黄色变为浅褐红色；经可见光照射5min后，颜色由浅褐红色变为浅橙黄色，重复循环50次依然具有良好的变色性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种通过氢键-有机框架包覆提高螺吡喃光致变色性的方法，包括如下步骤：通过液体辅助研磨以及溶液吸附的方式将变色分子螺吡喃(SP-CH3)负载到氢键-有机框架(HOF)中：

其中氢键-有机框架(HOF)采用四-(对苯甲酸基)苯基乙烯，四(4-((E)-2-(吡啶-2-基)乙烯基)苯基)乙烯，4，4'，4”，4”'-(二苯并[g，p]-2，7，10，15-四基)四苯甲酸或四(4'-硝基-[1，1'-联苯]-4-基)乙烯中的一种配体；结构式如下：

其中变色分子螺吡喃结构式如下：

所述HOF框架的形成采用如下方法步骤中的一种：

1)将5mg四-(对苯甲酸基)苯基乙烯配体溶于装有1mL N，N-二甲基乙酰胺溶液的玻璃瓶中，将玻璃瓶置于装有10mL丙酮的烧杯中，用封口膜密封，室温下静置4个月后得到HOF框架HOF-1；

2)将5mg四(4-((E)-2-(吡啶-2-基)乙烯基)苯基)乙烯配体从二氯甲烷和乙醇中重结晶，得到HOF框架HOF-2；