[发明专利]荧光可调的染料分子/ZIF-8膜及制备方法及应用

说明书

本发明属于光致发光复合膜领域，尤其涉及一种荧光可调的染料分子/ZIF‑8膜及制备方法及应用。复合膜包括以下摩尔体积的组份：2‑甲基咪唑，1,2,4‑苯三甲酸，二水合乙酸锌，荧光染料和溶剂，其中，2‑甲基咪唑与二水合乙酸锌的摩尔比为2.5‑4:1，2‑甲基咪唑(Hmim)与1,2,4‑苯三甲酸(H₃BTC)的摩尔比为100:0‑16，2‑甲基咪唑与溶剂摩尔比为0.03‑1.46：1，二水合乙酸锌和染料的摩尔比为5‑100000:1。本发明中制备方法简单，成膜质量、工艺重复性和膜稳定性好。

技术领域

本发明属于光致发光复合膜领域，尤其涉及一种荧光可调的染料分子/ZIF-8膜及制备方法及应用。

背景技术

金属有机骨架是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金属离子/金属团簇自组装而成的配位聚合物，为有机-无机杂化材料，不同于无机多孔材料，也不同于一般的有机配合物。兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征。早期，第一类MOFs就被合成出来，但其孔隙率和化学稳定性都不高。后面新型的阳离子、阴离子以及中性的配位体形成的配位聚合物研究出现。在MOFs中，有机配体和金属离子或团簇的排列具有明显的方向性，可以形成不同的框架孔隙结构，从而表现出不同的吸附性能、光学性质、电磁学性质等。

目前，已经有大量的金属有机骨架材料被合成，主要是以含羧基有机阴离子配体为主，或与含氮杂环有机中性配体共同使用。这些金属有机骨架中多数都具有较大的孔隙率且孔径可调、较高的比表面积及结构多样化、好的化学稳定性、多金属位点等特点。由于能控制孔的结构并且比表面积大，MOFs比其它的多孔材料有更广泛的应用前景，如吸附分离H2、催化剂、磁性材料和光学材料等。

沸石咪唑框架(ZIFs)是MOFs的一个分支，作为一种典型的MOFs材料,具有较高化学稳定性的显著特点,并在沸水、NaOH溶液、有机溶剂甚至高压条件下都有很好的热稳定性,现在已被很多应用领域广泛应用。这类化合物为多孔晶体材料，由四面体金属结点和咪唑配体组成，有机咪唑酯交联连接到过渡金属上，形成一种四面体框架。

其中ZIF-8是一种由锌离子和2-甲基咪唑配体形成的三维方钠石拓扑结构，具有较大的孔径和化学惰性，是一种很好的载体。另一方面，有机荧光染料具有颜色多样的荧光和较宽的荧光峰，可通过一定的配比来调控其发光颜色复合成白光。然而，有机荧光染料在固体状态或溶液浓度较高时存在着因聚集引起的荧光猝灭，为此限制了其在荧光方面的应用。为了改善有机荧光染料在固态状态下具有稳定且优异的荧光性能，采用MOFs与染料进行复合可达到稳定其荧光性能和减少聚集引起的荧光猝灭效应。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种荧光可调的染料分子/ZIF-8及制备方法及应用,制备方法简单，成膜质量、工艺重复性和膜稳定性好。

解决以上技术问题的本发明中的一种荧光可调的染料分子/ZIF-8膜，其特征在于：所述膜包括以下组份：2-甲基咪唑，1,2,4-苯三甲酸，二水合乙酸锌，荧光染料和溶剂，其中，2-甲基咪唑与1,2,4-苯三甲酸的摩尔比为100:0-16，2-甲基咪唑与溶剂摩尔比为0.03-1.46：1，优化方案中2-甲基咪唑与溶剂摩尔比为0.73:1，2-甲基咪唑与二水合乙酸锌的摩尔比为2.5-4:1，二水合乙酸锌和染料的摩尔比为5-100000:1。

所述2-甲基咪唑的浓度为0.5-25mol/L，为复合溶胶中浓度。

所述荧光染料为罗丹明6G和/或香豆素151。

所述荧光染料罗丹明6G的摩尔用量浓度为0-0.005mol/L，香豆素151的摩尔用量浓度为0-0.025mol/L。荧光染料浓度是加入染料后形成的复合溶胶中染料的浓度，成膜前浓度。可通过控制染料在复合溶胶中的量来调控制备的对应的膜中染料的量，从而调控其不同颜色的荧光。

所述溶剂为醇溶剂，优化方案中为乙醇。。