[发明专利]一种基于双边8-羟基喹啉功能化柱[5]芳烃的金属有机凝胶及其合成和应用

说明书

本发明公开了一种基于双边8‑羟基喹啉功能化柱[5]芳烃的金属有机凝胶，是将双边8‑羟基喹啉功能化柱[5]芳烃与金属铝离子Al³⁺按一定比例加入到DMSO‑H₂O混合溶剂中，形成具有黄绿色聚集态诱导荧光的稳定金属凝胶。在外部环境的刺激作用下，金属凝胶具有多重刺激响应性能：当向金属凝胶中加入Fe³⁺时，金属凝胶的聚集态被破坏，黄绿色聚集态诱导荧光猝灭；当向金属凝胶中加入酸时，金属凝胶的聚集态也会被破坏，黄绿色聚集态诱导荧光猝灭；当温度达到转溶温度时，金属凝胶黄绿色聚集态诱导荧光猝灭。因此，该金属凝胶可作为一种刺激响应材料，可用作铁离子的检测和去除，也可用作酸碱及温度调控的荧光可逆开关。

技术领域

本发明涉及一种超分子金属有机凝胶的合成，尤其涉及一种基于双边8-羟基喹啉功能化柱[5]芳烃的金属有机凝胶金属的合成；本发明同时涉及该金属凝胶的多重刺激响应性能及其用。

背景技术

超分子凝胶逐渐发展成为一类具有广阔应用前景的功能性材料。通过对凝胶因子的设计，使其具备刺激响应性能，可使超分子凝胶能对温度、酸碱和离子分子等条件进行响应。大部分超分子凝胶利用的是氢键或者是分子堆积作用，但配位键在超分子化学中具有同样重要的作用。随着超分子凝胶的不断发展，金属凝胶作为一个新的分支随之出现，这类凝胶体系获得了越来越多的关注。近年来，利用有机配体和金属离子之间的配位作用制备的金属凝胶，具有许多非常特殊的性质，例如光电、催化、氧化还原响应性、传感、吸附等性质。这些性质的获得使金属凝胶为材料科学的研究开拓了一个新的分支领域。

自然界中，许多生物都具有其特定的应激响应性。人类受到自然界的启发后，开发了基于聚合物高分子材料的智能执行器，并且成功地设计出多种结构和多重刺激响应性的智能执行器。刺激响应性的智能执行器是指材料在受到外界环境变化的刺激变化时，例如光、电、湿度、温度、pH、磁场以及离子强度等，材料会做出一定的响应（形状、颜色或尺寸的变化）的器件，但是，目前大多数的智能执行器只具有单一的刺激响应性能，而且响应时间较长。因此，需要设计并发展出具有多重刺激响应性的智能执行器，这样将会大大扩展刺激响应性智能执行器的潜在应用领域。此外，如果将超分子凝胶和超分子金属凝胶应用于这种基于刺激响应性智能执行器中，又将是材料科学领域的一大进步。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双边8-羟基喹啉功能化柱[5]芳烃的金属有机凝胶的制备方法；

本发明的另一目的对上述基于双边基于8-羟基喹啉功能化柱[5]芳烃的金属有机凝胶的多重刺激响应性能及应用进行研究。

一、金属凝胶DQP-AlG的制备

1、双边8-羟基喹啉功能化柱[5]芳烃的合成

双边8-羟基喹啉功能化柱[5]芳烃DQP的合成：在乙腈溶液中，N₂保护下，在碘化钾和无水碳酸钾催化作用下，双边四个碳的柱[5]芳烃（P5C4）与8-羟基喹啉以1:2.5~1:3的摩尔比，于90~100℃下搅拌反应70~72h，反应结束后柱层析纯化，得到淡黄色固体即为目标产物。标记为DQP。其结构式如下：

碘化钾的用量为双边四个碳柱[5]芳烃摩尔量的0.5~1倍；

无水碳酸钾的用量为双边四个碳柱[5]芳烃摩尔量的9.5~10倍；