一种带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法与流程

1.本发明属于液晶复合材料技术领域，具体涉及一种带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法。

背景技术：

2.液晶作为一种具有流动性的各向异性材料，易受电场、磁场、热、机械力等外力刺激以改变分子排列取向，从而实现其对光的调节。其中，通过压力、磁场等方式实现转变的液晶材料因其优异的电光效应可实现高清晰度、高图像容量的快速响应效果，已广泛应用在显示领域，形成现已成熟的液晶显示产业。然而，现有多孔液晶复合材料难以通过外部条件，如加热，光线照射等方式实现转变。现有采用加热，光线照射等方式实现转变的液晶材料普遍电光效应弱，响应效果不够快速。因此，有必要研究开发一种非接触式的液晶复合材料。

技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，包括有以下步骤：将一定量的分子开关单体与有机配体单元在冰乙酸中搅拌并加热一段时间；将反应混合物冷却至室温，缓慢加入饱和nahco3溶液，使溶液中和；用氯仿萃取三次，得到有机相；有机相用mgso4干燥得到粗产物；粗产物除去氯仿后，用柱层析法进行纯化，得到2-(苯基二氮基)对苯二甲酸；将所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸采用配体交换的方法引入到mof有机连接剂中，得到带有分子开关多孔液晶复合材料，其中分子开关单体为
[0004][0005]
中的任意一种，所述有机配体单元为2-氨基对苯二甲酸。
[0006]
作为上述技术方案的优选，所述分子开关单体、2-氨基对苯二甲酸、冰乙酸的摩尔比为1：1：0.1。
[0007]
作为上述技术方案的优选，所述分子开关单体与有机配体单元在冰乙酸中搅拌并加热，加热温度为40℃，持续时间为24小时。
[0008]
作为上述技术方案的优选，所述氯仿萃取的具体过程为：将所述分子开关单体与有机配体单元在氯仿中混合并搅拌30分钟，随后将溶剂分液，保留有机相。
[0009]
作为上述技术方案的优选，所述有机相用mgso4干燥的具体过程为：在有机溶液中加入硫酸镁干燥剂并在烘箱中进一步加热干燥，加热温度为40℃，持续时间为24小时。
[0010]
作为上述技术方案的优选，所述粗产物除去氯仿的具体过程为：将溶液在70摄氏度下进行旋转蒸发，收集剩余的液体进一步使用，柱层析法纯化具体过程为：用正己烷湿法硅胶装柱，选择含1％丙酮的石油醚作为流动相，恒流泵控制流速分离粗产物。
[0011]
作为上述技术方案的优选，所述mof金属源为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、氯化铬、硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、醋酸钴、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、醋酸铁、硝酸铝、硝酸锌、醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、氯化铝、硫酸铝、醋酸铝、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸钛、氯化钛、硫酸钛、硝酸银、氯金酸中的任意一种，所述cof有机连接剂为对苯二胺或间苯三胺。
[0012]
作为上述技术方案的优选，所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸引入到mof金属源中，具体过程为将2-(苯基二氮基)对苯二甲酸与mof金属源装入反应釜中加热到150℃反应三天，并用甲醇和dmf溶剂进行洗涤去除杂质，得到光分子开关多孔液晶复合材料。
[0013]
作为上述技术方案的优选，所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸引入到mof有机连接剂中，具体过程为2-(苯基二氮基)对苯二甲酸与mof金属源装入反应釜中加热到150℃反应三天，并用甲醇和dmf溶剂进行洗涤去除杂质，得到ph分子开关多孔液晶复合材料。
[0014]
作为上述技术方案的优选，所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸二甲酯引入到cof有机连接剂中，具体过程为2-(苯基二氮基)对苯二甲酸与cof有机连接剂装入反应釜中加热到120℃反应三天，并用甲醇溶剂进行洗涤去除杂质，得到uv分子开关多孔液晶复合材料。
[0015]
本发明的带有分子开关多孔液晶复合材料合成方程式为：
[0016][0017]
本发明的有益效果是：本技术的带有分子开关多孔液晶复合材料，可用于分子吸附、光照吸收等领域的可逆改变。经过光化学或热处理。将一种偶氮苯官能团引入到mof有机连接剂中，该官能团可在光照或热处理条件下改变构象。经紫外或热处理后，复合材料中的微观结构发生了可逆的变化。通过分子开关可以通过紫外光激发双稳态的转变，从而可以用非接触的方式实现书写。
具体实施方式
[0018]
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]
实施例1
[0020]
一种带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，包括有以下步骤：将0.5毫摩尔的硝基苯与0.5毫摩尔的2-氨基对苯二甲酸二甲酯在10毫升的冰乙酸中加热至40℃并搅拌24小时；将反应混合物冷却至室温，缓慢加入饱和nahco3溶液，使溶液中和；用氯仿萃取三次，具体过程为在上述溶液中加入10毫升氯仿溶液，用手缓慢颠倒混匀5min后，将分层的溶液进行分液处理，取下层液体得到有机相；有机相用mgso4干燥得到粗产物；粗产物除去氯仿后，用柱层析法进行纯化，除去氯仿的具体过程为对溶液进行分馏处理，在65摄氏度下将氯仿馏出，柱层析法纯化具体过程为用细吸管取溶液，沿柱内壁缓缓加入，待溶液全部进入层析柱时，加入含1％丙酮石油醚冲洗，分离得到2-(苯基二氮基)对苯二甲酸二甲酯；将所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸二甲酯在120℃下与金属离子反应形成mof材料，得到光分子开关多孔液晶复合材料。
[0021]
光分子开关多孔液晶复合材料进行光开关测试，测试结果如下表所示：
[0022][0023]
可以看出，在530nm的光照条件下实现了分子构型的转变在400nm的光照条件下实现了分子构型的恢复。因此，可以将光分子开关多孔液晶复合材料用于制作感光液晶屏设备。
[0024]
实施例2
[0025]
一种带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，包括有以下步骤：将0.5毫摩尔的硝基苯与0.5毫摩尔的2-氨基对苯二甲酸二甲酯在10毫升的冰乙酸中加热至40℃并搅拌24小时；将反应混合物冷却至室温，缓慢加入饱和nahco3溶液，使溶液中和；用氯仿萃取三次，具体过程为在上述溶液中加入10毫升氯仿溶液，用手缓慢颠倒混匀5min后，将分层的溶液进行分液处理，取下层液体，得到有机相；有机相用mgso4干燥得到粗产物；粗产物除去氯仿后，用柱层析法进行纯化，除去氯仿的具体过程为对溶液进行分馏处理，在65摄氏度下将氯仿馏出，柱层析法纯化具体过程为用细吸管取溶液，沿柱内壁缓缓加入，待溶液全部进入层析柱时，加入含1％丙酮石油醚冲洗，得到2-(苯基二氮基)对苯二甲酸二甲酯；将所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸二甲酯在120℃下与金属离子反应形成mof材料，得到ph分子开关多孔液晶复合材料。
[0026]
ph分子开关多孔液晶复合材料进行ph开关测试，测试结果如下表所示：
[0027]
无酸碱性ph＝7.4ph＝5.5加热后分子构型完全恢复紫外-可见分光光度计响应值1.10.511.1
[0028]
可以看出，在ph＝7.4时实现了分子构型的转变。ph＝5.5时分子构型得到恢复。ph分子开关多孔液晶复合材料的应用有待进一步的研究。
[0029]
实施例3
[0030]
一种带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，包括有以下步骤：将0.5毫摩尔的硝基苯与0.5毫摩尔的2-氨基对苯二甲醛二甲酯在10毫升的冰乙酸中加热至40℃并搅拌24小时；将反应混合物冷却至室温，缓慢加入饱和nahco3溶液，使溶液中和；用氯仿萃取三次，具体过程为在上述溶液中加入10毫升氯仿溶液，用手缓慢颠倒混匀5min后，将分层的溶液进行分液处理，取下层液体，得到有机相；有机相用mgso4干燥得到粗产物；粗产物除去氯仿后，用柱层析法进行纯化，除去氯仿的具体过程为对溶液进行分馏处理，在65摄氏度下将氯仿馏出，柱层析法纯化具体过程为用细吸管取溶液，沿柱内壁缓缓加入，待溶液全部进入层析柱时，加入含1％丙酮石油醚冲洗，得到2-(苯基二氮基)对苯二甲醛二甲酯；将所述2-(苯基二氮基)对苯二甲醛二甲酯与对苯二胺等cof前驱体反应(120℃加入10毫升乙酸作为催化剂反应24小时)形成的cof有机连接剂中，得到uv分子开关多孔液晶复合材料。
[0031]
uv分子开关多孔液晶复合材料进行uv开关测试，测试结果如下表所示：
[0032][0033]
可以看出，在uv-365nm的紫外光照条件下实现了分子构型的转变在visible》400nm的紫外光照条件下实现了分子构型的恢复。因此，可以将其用于感光液晶屏设备。
[0034]
值得一提的是，本发明专利申请涉及的反应釜等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
[0035]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：

1.一种带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：将一定量的分子开关单体与有机配体单元在冰乙酸中搅拌并加热一段时间；将反应混合物冷却至室温，缓慢加入饱和nahco3溶液，使溶液中和；用氯仿萃取三次，得到有机相；有机相用mgso4干燥得到粗产物；粗产物除去氯仿后，用柱层析法进行纯化，得到2-(苯基二氮基)对苯二甲酸；将所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸采用配体交换的方法引入到mof有机连接剂中，得到带有分子开关多孔液晶复合材料，其中分子开关单体为中的任意一种，所述有机配体单元为2-氨基对苯二甲酸。2.如权利要求1所述的带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述分子开关单体、2-氨基对苯二甲酸、冰乙酸的摩尔比为1：1：0.1。3.如权利要求2所述的带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述分子开关单体与有机配体单元在冰乙酸中搅拌并加热，加热温度为40℃，持续时间为24小时。4.如权利要求3所述的带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述氯仿萃取的具体过程为：将所述分子开关单体与有机配体单元在氯仿中混合并搅拌30分钟，随后将溶剂分液，保留有机相。5.如权利要求4所述的带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机相用mgso4干燥的具体过程为：在有机溶液中加入硫酸镁干燥剂并在烘箱中进一步加热干燥，加热温度为40℃，持续时间为24小时。6.如权利要求5所述的带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述粗产物除去氯仿的具体过程为：将溶液在70摄氏度下进行旋转蒸发，收集剩余的液体进一步使用，柱层析法纯化具体过程为：用正己烷湿法硅胶装柱，选择含1％丙酮的石油醚作为流动相，恒流泵控制流速分离粗产物。7.如权利要求6所述的带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述mof金属源为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、氯化铬、硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、醋酸钴、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、醋酸铁、硝酸铝、硝酸锌、醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、氯化铝、硫酸铝、醋酸铝、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸钛、氯化钛、硫酸钛、硝酸银、氯金酸中的任意一种，所述cof有机连接剂为对苯二胺或间苯三胺。8.如权利要求7所述的带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述
2-(苯基二氮基)对苯二甲酸引入到mof金属源中，具体过程为将2-(苯基二氮基)对苯二甲酸与mof金属源装入反应釜中加热到150℃反应三天，并用甲醇和dmf溶剂进行洗涤去除杂质，得到光分子开关多孔液晶复合材料。9.如权利要求7所述的带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸引入到mof有机连接剂中，具体过程为2-(苯基二氮基)对苯二甲酸与mof金属源装入反应釜中加热到150℃反应三天，并用甲醇和dmf溶剂进行洗涤去除杂质，得到ph分子开关多孔液晶复合材料。10.如权利要求7所述的带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸二甲酯引入到cof有机连接剂中，具体过程为2-(苯基二氮基)对苯二甲酸与cof有机连接剂装入反应釜中加热到120℃反应三天，并用甲醇溶剂进行洗涤去除杂质，得到uv分子开关多孔液晶复合材料。

技术总结

本发明公开了一种带有分子开关多孔液晶复合材料的制备方法，包括有以下步骤：将一定量的分子开关单体与有机配体单元在冰乙酸中搅拌并加热一段时间；将反应混合物冷却至室温，缓慢加入饱和NaHCO3溶液，使溶液中和；用氯仿萃取三次，得到有机相；有机相用MgSO4干燥得到粗产物；粗产物除去氯仿后，用柱层析法进行纯化，得到2-(苯基二氮基)对苯二甲酸；将所述2-(苯基二氮基)对苯二甲酸采用配体交换的方法引入到MOF有机连接剂中，得到带有分子开关多孔液晶复合材料。本申请可以制得多类带有分子开关多孔液晶复合材料，其中光分子开关多孔液晶复合材料用于制作感光液晶屏设备。UV分子开关多孔液晶复合材料可以将其用于感光液晶屏设备。屏设备。