本发明属于二维共价有机框架突触忆阻材料,具体涉及一种室温均相合成金属-共价有机框架突触忆阻材料的方法。
背景技术:
1、由于结合了金属有机骨架(mof)和共价有机骨架(cof)的化学性质,金属-共价有机骨架(mcof)是一种新兴的cof,它可以将金属原子均匀地整合到cof骨架中。mcof不仅继承了cof的结晶性好、永久孔隙率高、结构可调等优点,而且提供了丰富的金属活性位点和可调节的电子效应,这在开发其催化性能以及进行电子器件方面有着重要的应用前景。然而,目前报道的这类材料大多通过高温高压的溶剂热法合成。如何构筑室温合成金属-共价有机框架,掌握相应的制备技术是未来mcof材料大规模应用亟待解决的关键技术之一。
2、随着摩尔定律的发展,芯片的工艺制程技术在尺寸上已经基本趋近极限。忆阻器是兼具记忆功能和非线性电阻两种特性的新型的电子器件,是能够实现高存储容量和数据存内处理的重要候选器件。通过模拟生物突触对生物信号的原位存储与处理能力,人工突触忆阻器模拟人脑的突触可塑性(包括视觉、听觉、触觉系统)和学习机制,实现类脑神经形态运算和存算一体化,这有望突破冯•诺依曼架构的算力瓶颈和硅基半导体器件所受的摩尔定律的限制。与神经突触中神经递质的作用机制类似,在突触忆阻器中多导态的连续调变依赖于忆阻薄膜的电子与离子的调变。因此,如何设计和制备出具有模拟神经突触中神经递质的传输与响应特性的多导态有机突触忆阻薄膜来满足高性能、低功耗的存算一体器件和神经形态运算的应用需求,已经成为有机突触忆阻器研究领域的关键问题。
技术实现思路
1、本发明针对现有的合成金属-共价有机框架材料需要较高的合成温度(一般大于120℃)、较高的真空条件以及较长的反应时间,导致反应安全性较差和电能消耗较高的问题。此外,由于溶剂热法的高温高压密闭反应条件,这也限制了晶体材料原位生长机理方面的研究。本发明提供一种室温均相合成金属-共价有机框架突触忆阻材料的方法。
2、本发明采用如下技术方案:
3、一种室温均相合成金属-共价有机框架突触忆阻材料的方法,包括如下步骤:
4、第一步,含醛基cu离子配位单体dmf溶液的配制:
5、将含铜离子配位单体cu3(pyca)3溶于n,n-二甲基甲酰胺中形成均一的溶液;
6、第二步,含氨基单体dmf溶液的配制:
7、将三(4-氨基苯基)胺(tapa)、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(tapb)和1,3,5-三(4-氨基苯基)三嗪单体(tapt)分别溶于n,n-二甲基甲酰胺中,分别形成均一的溶液,备用;
8、第三步,将第一步得到的含醛基cu离子配位单体dmf溶液与第二步得到的含氨基单体dmf溶液均匀混合均匀,得到单体混合溶液;
9、第四步,将催化剂对甲苯磺酸溶于dmf中,得到催化剂溶液;
10、第五步,将催化剂溶液加入第三步制备的单体混合溶液中,在室温下保持静置18h,将获得的悬浊液进行抽滤,并用dmf和乙醇快速洗涤三次,随后,在50℃的真空下干燥24 h,最终获得产物命名为tapx-cu3,x分别表示 a、b、t。
11、进一步地,第一步中所述含铜离子配位单体cu3(pyca)3与n,n-二甲基甲酰胺的用量比为0.18~0.2mmol:9~10ml。
12、进一步地,第二步中所述三(4-氨基苯基)胺(tapa)、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(tapb)和1,3,5-三(4-氨基苯基)三嗪单体(tapt)与n,n-二甲基甲酰胺的用量比均为0.18~0.2mmol:9~10ml。
13、进一步地,第三步中所述含醛基cu离子配位单体dmf溶液与含氨基单体dmf溶液的用量比为9~10ml:9~10ml。
14、进一步地,第四步中所述催化剂与dmf的用量比为0.60~0.65mmol:1~1.2ml。
15、本发明首次通过简单的室温均相法合成了三种金属-共价有机框架,为这类席夫碱基共价有机框架材料的规模化制备提供室温策略。
16、本发明设计了基于cu金属离子与三苯胺的独一无二氧化还原框架结构,其忆阻器件展现出多导态连续调变的突触忆阻行为,为开发先进的忆阻器提供关键思路。
17、本发明的有益效果如下:
18、1. 本发明利用高极性溶剂n,n-二甲基甲酰胺来解决金属配合物差溶解性的问题,同时利用对苯甲磺酸作为席夫碱反应的催化剂,成功在室温下快速制备了三种铜基的金属-共价有机框架,提供了一种高效的室温合成高结晶性金属-共价有机框架的方法,克服了传统高温溶剂热合成低的反应安全性和较高的反应电能消耗。
19、2. 本发明利用室温均相制备金属-共价有机框架材料,其操作简单、重复性好,可通过放大实验进行规模化制备。
20、3. 本发明利用室温均相制备金属-共价有机框架材料,为便捷的原位检测晶体材料的晶化演变机制的提供了室温反应体系。
21、4. 本发明利用室温均相制备金属-共价有机框架材料,利用金属离子与氧化还原单体的电子协同效应实现了材料电导态的调变,展现出典型的突触忆阻性能。
1.一种室温均相合成金属-共价有机框架突触忆阻材料的方法,其特征在于:包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种室温均相合成金属-共价有机框架突触忆阻材料的方法,其特征在于:第一步中所述含铜离子配位单体cu3(pyca)3与n,n-二甲基甲酰胺的用量比为0.18~0.2mmol:9~10ml。
3.根据权利要求1所述的一种室温均相合成金属-共价有机框架突触忆阻材料的方法,其特征在于:第二步中所述三(4-氨基苯基)胺、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯和1,3,5-三(4-氨基苯基)三嗪单体与n,n-二甲基甲酰胺的用量比均为0.18~0.2mmol:9~10ml。
4.根据权利要求1所述的一种室温均相合成金属-共价有机框架突触忆阻材料的方法,其特征在于:第三步中所述含醛基cu离子配位单体dmf溶液与含氨基单体dmf溶液的用量比为9~10ml:9~10ml。
5.根据权利要求1所述的一种室温均相合成金属-共价有机框架突触忆阻材料的方法,其特征在于:第四步中所述催化剂与dmf的用量比为0.60~0.65mmol:1~1.2ml。
