功能化刚/柔骨架氮氧多齿配体调控的配位聚合物研究

近年来，基于晶体工程的经验和策略定向设计和构筑具有特定网络结构和理化性能配位聚合物的研究受到了极大的关注并成为化学和材料科学交叉研究的热点和前沿领域之一。虽然作为一类新型分子基晶体材料，配位聚合物在光、电、磁、吸附分离以及选择性催化等诸多领域均显示出了潜在的应用前景，但是要得到结构可调控、性能独特的多孔配位聚合物仍然是具有很大挑战性的课题。本项目我们拟在已有研究成果的基础上设计选用几类大体积芳环以及小体积饱和环骨架氮氧多齿配体作为建筑块，与过渡金属和稀土离子进行配位组装，以期构筑具有光、磁、吸附分离以及催化等高功能、结构新颖的多维配位聚合物。在深入性能研究的基础上，探索目标研究体系的结构特征与最终性能之间的必然联系，总结其中的规律性。相关研究的进展和突破，不仅有望制备出一类新型多功能配位聚合物材料，而且也为研发具有实用价值的新型分子器件奠定基础，在基础研究与应用研究之间架起了新的桥梁。

在新型分子基材料领域中，与“配位聚合物”有关的研究引起了化学家和相关领域学者的极大关注并呈现出方兴未艾并向纵深发展的态势，而且已成为化学和材料科学领域最为热点的学科研究前沿之一。本项目我们在已有结果的基础上，借助晶体工程的经验和策略，进一步设计了几类结构相关的氮氧多齿桥联配体，定向构筑了几个系列孔型孔径不同且兼具多种功能的配位聚合物型分子基材料。重点进行了目标材料在多孔性方面固液相理化性质（包括气体储存/分离、客体交换/分离、清洁能源材料、药物控释、分子识别以及选择性催化等）的基础研究。在此基础上阐明了目标材料多孔本征性与加载功能之间物化性能的关联效应，总结了其中的规律性；努力将多孔性与各种性能结合起来，优化了现有功能模块的性能，并进一步探索了多种理化性能相互影响下的协同效应及其可能的潜在用途。该类分子基材料研究中重大基础科学问题的突破和解决，有望为多功能分子基材料的创新和发展做出原创性贡献。项目资助期内，已发表SCI收录论文 24 篇，包括J. Am. Chem. Soc. 1 篇（目前已被引用 60 次，入选了ESI高引用论文（全球前1%））；Coord. Chem. Rev. 1 篇（本论文目前已被引用 275 次，同时入选了ESI高引用论文（全球前1%）和ESI热点论文（Hot Papers，全球前0.1%））；以及JCR一/二区的J. Mater. Chem. A, Chem. Commun., Chem. Eur. J., Inorg. Chem.等国际权威杂志合计 10 篇；获授权/受理发明专利 6 项。获河南省科技进步二等奖 1 项（主持人，2013年）；入选2014年河南省科技创新杰出人才计划（154200510011）；2014年6月入选河南省青年科技奖并被授予河南省优秀青年科技专家荣誉称号；2015年6月被评为河南省教育厅学术技术带头人。依托本项目培养硕士研究生 9 人，已经毕业 4 人，与天津大学联合培养博士研究生 2 人，指导青年教师 5 人。本人以及团队成员曾多次应邀在国内外学术会议上做邀请报告并到国外相关的大学和研究机构（如西班牙巴塞罗纳大学，法国巴黎索绑大学、国立新加坡大学等）访问交流。