本发明为一种光致变色金属有机框架二维纳米片及其制备方法，涉及金属有机框架技术领域。
背景技术：
金属有机框架（metalorganicframework，mof）是一种由金属离子/团簇和有机桥联配体通过自组装形成的、具有周期性网络结构的新型多孔晶体材料，由于其所具有的超高孔隙率和超高比表面积，因此在催化、储能、生物医疗等多个领域内，mof材料的应用潜力十分巨大。在诸多的mof材料中，二维纳米材料凭借其比表面积大、活性位点多、电荷传输路径短以及更易于加工成膜等优点，受到了业界的广泛关注。
现有技术中合成mof材料的方法，大多以使用金属盐溶液作为金属来源的方法进行合成，通过这种合成方式，反应会进行得比较迅速、mof成核与生长过程难以控制，很难得到纳米形貌的mof材料。相比较而言，利用固态前驱体合成mof材料的固态前驱物转化法就显得更为妥当，在这一方法中，首先在溶剂热反应时，固相物质以空间和时间可控的方式提供金属阳离子，其成核位点并不是均匀地分布在整个溶液中，而是更多地被限制在固态前驱体的局部周围，这也就使得溶液中的均相成核本质上是被抑制的、mof的成核与生长过程变得可以控制。因此，固态前驱体不仅可以提供金属离子，还可以作为结构导向剂，从而有可能将固体前体的形态或图案复制到所合成的mof材料中。
综上所述，如果能够有效地运用固态前驱物转化法、制备出具有光致变色性能的mof二维纳米片，那么必然能够为整个mof材料领域的发展提供帮助。
技术实现要素：
鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种光致变色金属有机框架二维纳米片及其制备方法，具体如下。
一种光致变色金属有机框架二维纳米片，所述光致变色金属有机框架二维纳米片的化学式为：
[eu2(oh)2(h2o)2l]cl2⋅8h2o，
其中，l为n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶。
优选地，所述光致变色金属有机框架二维纳米片的单片厚度为10mm~50mm，单片边长为400nm~2000nm。
优选地，在紫光灯照射条件下，所述光致变色金属有机框架二维纳米片会发生可逆的光致变色现象。
一种光致变色金属有机框架二维纳米片的制备方法，用于制备如上所述的光致变色金属有机框架二维纳米片，包括如下步骤：
s1、将eu2o3纳米棒加入乙腈与水的混合试剂中，超声溶解2min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒分散液；
s2、将二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶作为配体、加入eu2o3纳米棒分散液中、形成eu2o3纳米棒与配体的混合溶液，超声溶解5min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒与配体的分散液；
s3、将eu2o3纳米棒与配体的分散液转移至高压釜内，置于烘箱中升温至100℃~120℃、进行溶剂热反应，随后静置48h~72h、自然冷却至室温，得到反应产物；
s4、在室温条件下对反应产物进行重复多次的离心分离及超声洗涤、去除反应产物的表面杂质，随后将清洗后的反应产物置于真空烘箱中进行干燥处理，最终得到光致变色金属有机框架二维纳米片。
优选地，所述eu2o3纳米棒由固相热分解法制备而成，所述eu2o3纳米棒的长度为500nm~800nm、直径为80nm~150nm。
优选地，所述乙腈与水的混合试剂的混合体积比例为，乙腈：水=（2~4）：1。
优选地，所述eu2o3纳米棒与所述二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶二者的质量比例为1：（1~2）。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所提出的一种光致变色金属有机框架二维纳米片具有优异的光学响应特性，在紫外灯照射下，材料会出现可逆的光致变色现象。凭借上述材料特性，本发明的光致变色金属有机框架二维纳米片可应用于光控催化、光学信息存储及光分子开关等领域，市场前景广阔。
相应地，本发明所提出的一种光致变色金属有机框架二维纳米片的制备方法，有效地运用了固态前驱物转化法，利用eu2o3纳米棒作为固体前驱物，使得在反应溶液中的金属离子变得稀少，mof的成核与生长过程可以得到有效控制，不仅保证了制备过程的持续、稳定进行，而且提升了制备的良品率，并最终得到了具有特殊光学响应性能的光致变色金属有机框架二维纳米片。
此外，本发明还能够作为后续研究的参考依据，对业内研究人员日后寻找和制备相关材料而言具有参考价值和部署意义。
以下便结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1为本发明中所使用的eu2o3纳米棒的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片的x射线衍射图；
图3为本发明实施例1所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片的扫描电镜图；
图4为本发明实施例1所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片的透射电镜图；
图5为本发明实施例1所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片的原子力电镜图；
图6为本发明实施例2所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片的扫描电镜图；
图7为本发明实施例3所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明以eu2o3纳米棒为固体前驱物，以二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶为配体，使用固态前驱物转化法在可控状态下制备了一种光致变色金属有机框架二维纳米片。本发明利用了二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶配体特有的光致变色能力，进而获得一种光致变色金属有机框架二维纳米片，而且这种二维结构有利于成膜，可方便后续应用。
具体而言，本发明提出了一种光致变色金属有机框架二维纳米片及其制备方法，方案如下。
一种光致变色金属有机框架二维纳米片，所述光致变色金属有机框架二维纳米片的化学式为：
[eu2(oh)2(h2o)2l]cl2⋅8h2o，
其中，l为n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶。
所述光致变色金属有机框架二维纳米片的单片厚度为10mm~50mm，单片边长为400nm~2000nm。
需要说明的是，在紫光灯照射条件下，所述光致变色金属有机框架二维纳米片会发生可逆的光致变色现象。
综上所述，本发明所提出的一种光致变色金属有机框架二维纳米片具有优异的光学响应特性，在紫外灯照射下，材料会出现可逆的光致变色现象。凭借上述材料特性，本发明的光致变色金属有机框架二维纳米片可应用于光控催化、光学信息存储及光分子开关等领域，市场前景广阔。
一种光致变色金属有机框架二维纳米片的制备方法，用于制备如上所述的光致变色金属有机框架二维纳米片，包括如下步骤：
s1、将eu2o3纳米棒加入乙腈与水的混合试剂中，超声溶解2min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒分散液。
在这一步骤中，所述eu2o3纳米棒是通过固相热分解法制备得到的新型纳米材料、作为固体前驱物，所述eu2o3纳米棒的长度为500nm~800nm、直径为80nm~150nm。所述乙腈与水的混合试剂的混合体积比例为，乙腈：水=（2~4）：1。，此处的水优选为去离子水。
图1是本方案所使用的eu2o3纳米棒的在扫描电子显微镜下的视图，可以看出，eu2o3为纳米棒结构、eu2o3纳米棒的长度为300nm~1000nm、直径为80nm~200nm。
s2、将二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶作为配体、加入eu2o3纳米棒分散液中、形成eu2o3纳米棒与配体的混合溶液，超声溶解5min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒与配体的分散液。
在这一步骤中需要说明的是，在进行材料添加时，应控制所述eu2o3纳米棒与所述二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶二者的质量比例在1：（1~2）的区间内。
s3、将eu2o3纳米棒与配体的分散液转移至高压釜内，置于烘箱中升温至100℃~120℃、进行溶剂热反应，随后静置48h~72h、自然冷却至室温，得到反应产物。
s4、在室温条件下对反应产物进行重复多次的离心分离及超声洗涤、去除反应产物的表面杂质，随后将清洗后的反应产物置于真空烘箱中进行干燥处理，最终得到光致变色金属有机框架二维纳米片。
相应地，本发明所提出的一种光致变色金属有机框架二维纳米片的制备方法，有效地运用了固态前驱物转化法，利用eu2o3纳米棒作为固体前驱物，使得在反应溶液中的金属离子变得稀少，mof的成核与生长过程可以得到有效控制，不仅保证了制备过程的持续、稳定进行，而且提升了制备产物的良品率，并最终得到了具有特殊光学响应性能的光致变色金属有机框架二维纳米片。
为了印证上述方案的有效性，在此提供三个具体实施例作为参考。
实施例1
一种光致变色金属有机框架二维纳米片的制备方法，包括如下步骤：
s1、将eu2o3纳米棒加入乙腈与水的混合试剂中，超声溶解2min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒分散液。此处乙腈与水的混合试剂中乙腈为2ml、去离子水为1ml。
s2、将二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶作为配体、加入eu2o3纳米棒分散液中、形成eu2o3纳米棒与配体的混合溶液，超声溶解5min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒与配体的分散液。此处所述eu2o3纳米棒与所述二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶二者的质量比例为1：1.5。
s3、将eu2o3纳米棒与配体的分散液转移至高压釜内，置于烘箱中升温至120℃、进行溶剂热反应，随后静置72h、自然冷却至室温，得到反应产物。
s4、在室温条件下对反应产物进行重复多次的离心分离及超声洗涤、去除反应产物的表面杂质，随后将清洗后的反应产物置于真空烘箱中进行干燥处理，最终得到光致变色金属有机框架二维纳米片。
图2为利用x射线粉末衍射仪对本实施例中所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片进行结构分析的结果图，图中的xrd衍射峰与标准卡片一一对应，证明本实施例成功制备出了光致变色金属有机框架二维纳米片。在6°、9°、13°处观察到3个明显的尖锐衍射峰，可以归属于eu斜方晶系的（020）、（110）和（011）晶面。
图3、图4、图5分别为利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜对本实施例中所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片进行形貌分析的结果图，由图中可以看出，光致变色金属有机框架二维纳米片的单片厚度为10nm~50nm，边长为400nm~2000nm。
随后对研究者所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片的光学响应性能进行了研究。用紫外灯对真空干燥后的光致变色金属有机框架二维纳米片进行照射，60s后样品由亮黄色转变为灰黄色，300s后变为棕色，在空气中放置15min后，样品逐渐恢复了原来的颜色。此外，研究者还发现将光致变色金属有机框架二维纳米片分散在乙醇溶液之中，并用紫外灯进行照射，150s后样品颜色由亮黄色变为黄绿色，300s后变为黑绿色，停止照射后，样品逐渐恢复了原来的颜色。
实施例2
一种光致变色金属有机框架二维纳米片的制备方法，包括如下步骤：
s1、将eu2o3纳米棒加入乙腈与水的混合试剂中，超声溶解2min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒分散液。此处乙腈与水的混合试剂中乙腈为2ml、去离子水为1ml。
s2、将二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶作为配体、加入eu2o3纳米棒分散液中、形成eu2o3纳米棒与配体的混合溶液，超声溶解5min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒与配体的分散液。此处所述eu2o3纳米棒与所述二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶二者的质量比例为1：1。
s3、将eu2o3纳米棒与配体的分散液转移至高压釜内，置于烘箱中升温至120℃、进行溶剂热反应，随后静置72h、自然冷却至室温，得到反应产物。
s4、在室温条件下对反应产物进行重复多次的离心分离及超声洗涤、去除反应产物的表面杂质，随后将清洗后的反应产物置于真空烘箱中进行干燥处理，最终得到光致变色金属有机框架二维纳米片。
图6为利用扫描电子显微镜对本实施例中所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片进行形貌分析的结果图，由图中可以看出，光致变色金属有机框架二维纳米片保持了原有的片状结构和形貌。本实施例中所制备的光致变色金属有机框架二维纳米片同样具有优异的光学响应特性，真空干燥后的固体粉末样品和分散在乙醇溶液中的样品在紫外灯照射下时，均出现可逆的光致变色现象。
实施例3
一种光致变色金属有机框架二维纳米片的制备方法，包括如下步骤：
s1、将eu2o3纳米棒加入乙腈与水的混合试剂中，超声溶解2min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒分散液。此处乙腈与水的混合试剂中乙腈为2ml、去离子水为0.5ml。
s2、将二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶作为配体、加入eu2o3纳米棒分散液中、形成eu2o3纳米棒与配体的混合溶液，超声溶解5min~10min，得到均匀的eu2o3纳米棒与配体的分散液。此处所述eu2o3纳米棒与所述二氯化-n,n'-二（3,5-二羧基苯亚甲基）-4,4'-联吡啶二者的质量比例为1：1.5。
s3、将eu2o3纳米棒与配体的分散液转移至高压釜内，置于烘箱中升温至120℃、进行溶剂热反应，随后静置72h、自然冷却至室温，得到反应产物。
s4、在室温条件下对反应产物进行重复多次的离心分离及超声洗涤、去除反应产物的表面杂质，随后将清洗后的反应产物置于真空烘箱中进行干燥处理，最终得到光致变色金属有机框架二维纳米片。
图7为利用扫描电子显微镜对本实施例中所得到的光致变色金属有机框架二维纳米片进行形貌分析的结果图，由图中可以看出，光致变色金属有机框架二维纳米片保持了原有的片状结构，但堆集较为密集，这是反应体系溶剂含量减少的原因。本实施例中所制备的光致变色金属有机框架二维纳米片同样具有优异的光学响应特性，真空干燥后的固体粉末样品和分散在乙醇溶液中的样品在紫外灯照射下时，均出现可逆的光致变色现象。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
最后，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
