配合物模板非心硼酸盐的构筑及其非线性光学效应的研究

Second-order nonlinear optical (NLO) materials have shown considerable promise for applications in the areas of medical science, laser, communication, and so on. It is of great theoretic and practical significance to design and synthesis of borates with excellence NLO properties. This project aim to achieve design synthesis and NLO property of acentric metal borates templated by coordination polymer under hydro(solvo)thermal condition. Coordination polymer templates can be prepared directionally and controllably by the judicious choice of organic ligands and metal centers. The acentric borates combine the structural features of metal-organic coordination polymers templates with structure tunability and open-framework inorganic solids with their intriguing structural diversity and NLO property. These compounds are characterized by elemental analyses, IR spectra, X-ray single-crystal diffraction, thermogravimetric (TG) analyses, NLO property, and so on. Furthermore, we summarize the relationship between the reaction conditions and the structures of desired compounds. In addition, the connection between the compound structures and NLO property are also investigated. In a word, all these not only offer us exciting opportunities to exploit and create coordination polymer templates-based acentric borates materials, but also accumulate experimental experience and reference for the acentric or chiral structural design and controllable synthesis of functional borates materials with novel topologies and interesting properties.

二阶非线性光学材料在医学、激光、通讯等领域应用广泛，因此科学的构建非线性光学硼酸盐材料具有重要的理论与实际意义。本项目拟在水热（溶剂热）条件下，选取不同构型的金属中心与有机胺配体“原位”组装，生成的配合物作为模板剂诱导合成具有非心结构特征的金属硼酸盐材料。该材料将融合金属配位聚合物结构可调性，同时具备开放骨架无机固体硼酸盐材料的结构多样性及非线性光学效应。通过对制备材料的结构和合成条件研究，探讨合成该系列具有非心特点晶体材料的条件与规律。研究化合物的热稳定性和二阶非线性光学性质，揭示微孔硼酸盐材料的结构与非线性光学效应之间的关系。该项目的开展与成功实施不仅有助于拓宽金属配合物模板硼酸盐的合成化学，也将极大丰富硼酸盐结构拓扑类型，为设计开发具有非心、手性结构特征的新型硼酸盐功能材料提供主要实验参考和借鉴。

二阶非线性光学材料在医学、激光、通讯等领域应用广泛，因此科学的构建非线性光学硼酸盐材料具有重要的理论与实际意义。本项目在水热（溶剂热）条件下，系统研究了以不同构型金属中心与有机胺配体“原位”组装生成的拓展配合物为模板剂诱导合成的硼酸盐晶体的自组装模式和结构特点；并通过单晶X-射线衍射、红外光谱、元素分析、粉末衍射、热重-差热、荧光光谱、非线性光学等对合成产物进行了结构表征及性能研究。基于B4O8簇的模板合成：以金属锌和1,3-丙二胺“原位生成”的1D链状配合物作为连接点，通过连接以B4O8簇为基本构建单元构筑的1D链状阴离子骨架，合成了两例新型的有机-无机杂化2D层状结构化合物。通过进一步调控合成条件，成功实现了结构从2D到3D的转变。基于B5O10簇的模板合成：以过渡金属锌和两种柔性胺“原位生成”的1D链状配合物为模板剂，通过连接以AlB5O10簇为基本构建单元构筑的3D阴离子骨架，首次实现了两例新型的有机-无机杂化3D骨架结构化合物的合成。经初步研究，两例化合物表现出良好的非线性光学效应， SHG倍频效应约为KDP的3倍。我们还合成了具有非线性光学效应的沸石开放骨架硼酸盐3例，经研究，其中两例的SHG响应分别是KDP的0.6倍和1倍。此外，我们还对本项目的研究内容作了适当拓展，例如在金属卤化物领域，合成出2例过渡金属铜卤簇和2例主族金属铋卤簇，并研究了其光催化性能；在有机磷酸盐领域，创造性地得到了1例三重响应的室温发光、光致变色、光磁性金属稀土磷酸盐。