[发明专利]一种并五苯衍生物的金属有机框架材料及应用

说明书

本发明提供了一种并五苯衍生物的金属有机框架材料及应用，属于有机光电磁功能料领域，其包括并五苯衍生物配体与金属原子络合而成的部分，所述并五苯衍生物配体是指6,13‑二亚甲基‑6,13‑二氢并五苯的6,13位四芳环取代的化合物，其具有四类结构通式。本发明的材料结构基于并五苯衍生物构筑，由于并苯的引入，构建了具有大π‑共轭系统，使MOF具有良好的结晶性、导电性和荧光特性，本发明的材料可用于制备各类敏感传感器。

技术领域

本发明属于有机光电磁功能材料领域，更具体地，涉及一种并五苯衍生物的金属有机框架材料及应用。

背景技术

金属有机框架(MOFs)由有机配体和无机节点组成，是一种具有高比表面积、可调节功能和孔径、可设计框架拓扑的多孔晶体材料。由于其优异的性能，MOFs 材料在气体分离与吸附、生物医学、传感、发光、储能、分离和催化等领域受到越来越多的关注。但是MOF结构中配体与金属中心之间较大的空间距离阻碍了电荷通过空间的传输，再加上相邻金属团簇的共振离域限制，降低了大多数MOFs的电导率(10^-10S cm^-1)，阻碍了其在电子领域的发展，因此需要对其进行改进，提高MOF材料的导电性，拓宽其应用范围。

二维π共轭金属有机框架材料是近年来导电MOFs研究的热点。这类材料大多是含有苯/苯并菲衍生物的连接物，显示出蜂窝状堆叠晶格，配体中含有的 N、O、S为金属节点提供了配位环境。相比于其他MOFs，二维π金属有机框架材料平面内的电荷离域和扩展的π共轭，使其显示出高电荷载流子迁移率和高导电性，在电化学和传感领域表现出潜在的应用。因此，合成二维π共轭金属有机框架材料对研究导电MOFs具有重要意义。

并五苯型结构分子是一种优良的有机半导体材料，分子内结构呈鲱鱼骨架排列，具有较高的载流子迁移率。与无机半导体材料相比，有机半导体材料具有成本低、可与柔性基底集成、可塑性好、制作工艺简单等优点。近年来，并苯型在有机晶体场效应晶体管(FET)有着广泛的应用，并五苯衍生物可以扩展分子的共轭程度，有利于电子的离域。

因此，需要开发一种利用并五苯衍生物结构的金属有机框架结合起来的材料，期望利用该材料提高MOFs的导电能力。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种并五苯衍生物的金属有机框架材料及应用，该材料的结构基于并五苯衍生物构筑，由于并苯的引入，构建了具有大π-共轭系统，使MOF具有良好的结晶性、导电性和荧光特性，本发明的材料可用于制备各类敏感传感器。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种并五苯衍生物的金属有机框架材料，其包括并五苯衍生物配体与金属原子络合而成的部分，所述并五苯衍生物配体是指6,13-二亚甲基-6,13-二氢并五苯的6,13位四芳环取代的化合物。

进一步的，其具有四类结构通式，四类结构通式分别为HUBU-1、HUBU-2、 HUBU-3和HUBU-4，具体的结构式分别如下：

其中，Ar1为苯环、联苯环、并苯环、杂环或/和苯并杂环，Ar2为呋喃环、噻吩环、吡咯环、吡啶环、咪唑环或/和噁唑环，X为杂原子，M为金属原子，其中，苯环是指对位取代的苯环，联苯环是指2,6-二取代的联苯，并苯环是指 4,4’-二取代的联苯，杂环是指2,5-位二取代五元杂环，苯并杂环是指苯并五元含氮，氧或/和硫杂环，呋喃环是指2-取代呋喃，噻吩环是指2-取代噻吩，吡咯环是指2-取代吡咯，吡啶环是指2-取代吡啶，咪唑环包括2-取代咪唑和4-取代咪唑，噁唑环包括2-取代噁唑和4-取代噁唑，杂原子是指可以取代结构中C原子的非金属原子。

进一步的，杂原子包括氧、硫、氮和磷中的一种或者多种。作为优选的，杂原子为氧、硫或氮。

进一步的，金属原子为铜、锌、镍、钴、锆、锰、铁、钌、铑、钯、铂、金、银、钛或/和铝。作为优选的，金属原子为铜和锌。