具有可调制性的MOFs减反射光学薄膜的可控制备及性能研究

Antireflection coatings are ubiquitous in nature, however, to prepare high-efficient anti-reflective photonic films in a controlled way via synthetic means and to give it dynamic tunability, remain a challenging research topic. Based on our preliminary results, herein, we propose the research on the controllable fabrication and performance of the metal-oraganic frameworks (MOFs)-based anti-reflective photonic thin films. By comprehensive utilization of merits of MOFs, such as species diversity, great host-guest chemistry, low and regulatable refractive indexes caused by great porosity, high stability, and by reasonable selection of metal ions and the corresponding ligands, according to the results of theoretical models, optimize a variety of parameters of coating, and fabricate MOFs-based single-layer and multilayer anti-reflection photonic films. In this proposal, on the one hand, we will develop a new way to build MOFs-based antireflection photonic thin film systems with dynamic tunability; on the other hand; on the other hand, to build this system will also deepen the understanding of the relationships between the microstructures and its properties of MOFs and the effects of pore structures and chemical microenvironments of pore surface in the micro-level on the refractive index of the materials in the macro-level, and also provide valuable reference for applications of the MOFs-based optical thin films in other optical and photoelectric fields.

减反射结构在自然界中普遍存在，然而，利用人工合成手段来可控制备高效的减反射光学薄膜，并赋予其动态调制的特性，仍是一项富有挑战性的研究课题。基于已取得的研究结果，在此，我们提出基于MOFs的具有动态调制性的减反射光学薄膜的可控制备及性能研究。即通过综合利用MOFs的种类多样性、丰富的主客体化学性质、巨大孔隙率引起的低折射率与折射率可调控性、高稳定性，合理选择金属离子和相应的配体，根据理论模拟的结果，优化镀膜时的多种参数，构建具有动态调制性的基于MOFs的减反射光学薄膜体系。本项目的设立与开展，一方面，探索出一条构建新颖的具有动态可调制性的MOFs减反射光学薄膜体系的新途径；另一方面，这一体系的构建也将有利于对MOFs中结构与性能的关系，微观层次的孔道结构与孔道表面化学微环境对材料宏观折射率的影响进行研究，获得更深层次的认识，为MOFs光学薄膜在其他光学领域的应用提供基础。

减反射结构在自然界中普遍存在，然而，利用人工合成手段来可控制备高效的减反射光学薄膜，并赋予其动态调制的特性，仍是一项富有挑战性的研究课题。如果将MOFs通过简单易行的方法制备成光学薄膜，将能够同时满足减反射膜的低折射率、高稳定性、制备方法简单的要求，并赋予其独特的动态调制性能。本项目提出基于MOFs的光学薄膜的可控制备及性能研究，主要研究内容包括以下几个方面：（1）MOFs胶体的制备、MOFs球磨法大量制备以及后修饰改性等研究，（2）MOFs光学薄膜的旋涂法、提拉法、电化学法制备，并以同一种MOFs（UiO-66）为对象，进行多种制备方法的系统对比，进一步进行了梯度型MOF光学薄膜的制备研究，（3）在成功构建光学薄膜的基础上，开展光学薄膜光学性质影响因素（配体种类、MOFs胶体形貌和晶型）的系统研究，（4）通过后修饰手段对MOFs光学薄膜的光学性质实现有效调控，（5）进行MOFs光学薄膜的平整性、稳定性和疏水性研究。（6）在平面基底上的光学薄膜之外，还进一步探索了在曲面构建MOFs薄膜和快速制备自支撑的MOFs薄膜。相关研究成功发表SCI论文6篇，专著1章，获授权专利1项，新申请3项。