新型金属有机轮烷框架的设计合成及其分子开关性能

Metal-organic rotaxane frameworks have attracted considerable interest due to their novel topological structures and unique dynamic behavior. This project is the construction of novel metal-organic rotaxane frameworks with molecular switch properties by designing of organic 'axis' and 'wheel'with donor-acceptor interaction based on naphthalenediimide chromophore. We study the chemical bonds, topological structures,charge-transfer interactions of these hybrid materials, and prepare novel hybrid crystalline metal-organic rotaxane frameworks for photochromic, light-controlled switch, photosensitizing sensor materials by tuning light, thermal and chemical conditions. This project has an important significance not only for promoting the development of metal-organic rotaxane frameworks, but also for opening a novel route of the preparation of new-type crystalline materials with light-function.

金属有机轮烷框架因其具有新颖的拓扑结构和独特的动态特性而备受关注。本项目以分子开关功能为导向，设计含具有缺电子特性的萘二酰亚胺官能团作为有机'轴'或大环'轮'，并设计含有萘环等的富电子特性的官能团作为大环'轮'或有机'轴'，利用"轴-轮"间的给体-受体作用实现晶态下金属有机轮烷材料的构筑。研究"轴-轮"间的电荷转移或电子传递作用，并通过光、热、化学等条件的控制，制备出新颖光致变色、光控开关，光敏探针型的金属有机框架材料。该项目不仅是对金属有机轮烷框架材料设计、制备和功能研究的深入发展，也是构建新型光功能晶态材料的一条崭新途径，有着重要的学术意义。

本项目围绕金属有机轮烷框架及其复合材料的设计制备、结构和性能展开研究，主要包括以下三个方面：（1）设计制备具有光电敏感功能的新型MOF材料，特别是以萘二酰亚胺（NDI）为基团的MOF材料的光致变色性能研究；（2）设计制备MOF导向的过渡金属氧化物及硫化物纳米材料，并将其作为电极材料应用到超级电容器的研究；（3）设计制备MOF与二维纳米材料的复合研究，并研究其在超级电容器、光催化领域的应用。已在《Inorganic Chemistry》、《Dalton Transactions》、《Crystal Growth & Design》等核心期刊上发表学术论文30篇。该项目不仅是对金属有机轮烷框架材料设计、制备和功能研究的深入发展，也是构建新型光功能晶态材料的一条崭新途径，有着重要的学术意义。