[发明专利]一种基于金属有机框架薄膜的可擦写光图案化薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种基于金属有机框架薄膜的可擦写光图案化薄膜及其制备方法和应用。本发明首次将金属‑有机框架薄膜引入到光致变色的可擦除光图案化，并用于防伪和信息储存领域中，可达到多尺度防伪和信息储存的效果。本发明采用液相外延生长法在基底上生长金属二苯乙烯类框架薄膜。该方法能够精确地控制薄膜的厚度和面积，操作简单、效率高，合成速度快、绿色环保、成本低。本发明的金属‑有机框架薄膜结合了无机光致变色材料热稳定性好和有机光致变色材料的光致变色性能优异以及易于加工的特征，具有响应快、耐疲劳性好、可逆转、热稳定好、转变前后差异明显、厚度可控、均匀致密、特定取向等优点，是一种新型的多功能的可擦除光图案化薄膜材料。

技术领域

本发明属于光敏感材料的技术领域，具体涉及一种基于金属有机框架薄膜的可擦写光图案化薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

光图案化是通过远程空间控制的辐射或光照将几何图案转移到感光材料上的过程。它可用于在材料中引入几何复杂性和各向异性，这是更直接的合成方法无法实现的。通过光图案化产生的图案和颜色标记结构可用于防伪、装饰、多路分析化学或信息储存的合理设计。光致变色材料具有在两个稳定态之间可逆互变的特征，是一类可用于可擦写超高密度信息存储的重要材料，因而一直以来都是可擦除光图案化的首选材料。

为了满足可擦除光图案化的需要，光致变色材料应具有三个特征:(1)稳态应与亚稳态之间的差异易被检测到；(2)从稳态到亚稳态之间的转变是快速且可逆的；(3)在特定条件下，稳态和亚稳态均需维持相当的时间。然而随着人们的需求不断增加以及可擦除光图案化材料应用的逐渐广泛，如何开发出响应快速、抗疲劳性好、光致变色逆转条件简单、结构有序、利于加工、光致变色差异明显的新型可擦写光图案化材料是目前光致变色研究领域的研究重点和发展挑战。

发明内容

为了改善上述技术问题，本发明提供一种基于金属-有机框架薄膜材料的可擦写光图案化薄膜及其制备方法和应用。本发明在现有的光致变色材料的基础上，合成了可擦写光图案化金属-有机框架薄膜，创新性地将无机和有机光致变色薄膜材料结合在一起，因而更有利于实际应用与器件化。金属-有机框架材料(MOFs)作为一种通过配位键将金属节点和有机配体连接而成的新型无机-有机杂化多孔有序晶体材料，因其具有比表面积大、稳定性好、结构多样以及功能可调等优点，而受到了人们的广泛关注。相比晶体或者粉体MOF不易加工和器件化，将MOF制成薄膜有利于其应用领域进一步拓展。虽然目前已经有许多关于光致变色材料的研究和报道，但将金属-有机框架薄膜可擦写光图案化材料用于防伪和信息储存领域的应用暂未报道。本发明首次研发出了一种可擦写光图案化金属-有机框架薄膜，以金属为节点、有机物为配体，同时结合无机材料的稳定性和有机材料优异的光致变色性能，以得到具有优异光致变色性能的金属-有机框架材料。本发明的可擦写光图案化金属-有机框架薄膜不仅响应速度快、变色差异明显、抗疲劳性好、可擦除，具有优异的光致变色性能，而且热稳定好且易于加工，可应用到信息储存和防伪领域中，从而解决了目前可擦除光图案化材料领域存在的局限，极具应用和研发前景。

本发明还提供了一种制备上述可擦写光图案化金属-有机框架薄膜材料的方法。目前MOF薄膜的合成方法有原位生长法、界面组装法、热压印法、水热沉积法、二次生长法、电化学法、液相外延法等。其中液相外延层层组装法可以通过在修饰过的基底上层层组装配位，以制成厚度可控、均匀致密、具有特定取向的MOF薄膜。本发明采用液相外延层层组装法将金属-有机金属-有机框架薄膜组装在修饰好的基底上。该方法能够简单、高效地在基底表面制备一层均匀致密的金属-有机框架薄膜。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种金属-有机框架薄膜材料，所述薄膜材料包括以金属为节点、有机物为配体，通过配位键将金属节点和有机配体连接而成的金属-有机框架材料。

根据本发明的实施方案，所述金属-有机框架薄膜材料包括金属离子与有机配体形成的配位聚合物。