多功能无机杂化功能分子的制备与性能

The inorganic hybrid functional materials, in particular, the synthesis or preparation method of nano-sized inorganic multifunctional hybrid materials are the hot topics of research presently in the field of inorganic functional materials. In the project, the influence of active group structure of molecules on preparation and structural control of POSS monomers will be explored in detail by means of optimizing the reaction conditions. The multifunctional POSS-based inorganic hybrid materials will be prepared through the molecular designs of functional molecules with two-photon absorption or fluorescent probe. Their molecular structure will be characterized by 1H NMR、29Si NMR、FTIR、XRD、element analysis and so on. Their optical properties will be evaluated by cofocus laser system with femtosecond pulse, FL, UV-vis spectral technical. The relationship between molecular structure and their properties will be deeply studied on the basis of investigation of nanometer enhancement and condensed matter emitting enhancement effects. The interaction mechanism among functional groups will be investigated through the experiment combined with theoretical calculation, which hopes to provide researching ways for further development and application of advanced functional materials.

无机杂化功能材料，尤其是纳米无机多功能杂化分子的合成与制备方法，是当前纳米和无机功能材料化学领域的研究热点。本项目基于反应条件优化，系统探讨反应分子中活性基团的性能对多功能POSS单体制备和结构控制的影响；通过双光子性能和凝聚态发光增强荧光探针分子的设计，制备多功能POSS基纳米无机杂化材料；采用共聚焦（Cofocus）飞秒激光光学系统、 1H NMR、29Si NMR、FTIR、FL、UV-vis、XRD、元素分析等现代光谱技术和性能测试方法，对多功能POSS基无机杂化材料的结构、双光子性能、荧光探针等性能进行表征和性能测试，系统探讨多功能杂化分子中纳米和凝聚态光学增强效应，深入研究分子结构与性能之间的构效关系；通过量化计算和实验研究结合，系统研究不同功能基团之间的相互作用机理。为未来多功能先进无机杂化材料的开发与应用提供新的研究思路。

在课题资助下，共发表学术期刊论文17篇，其中SCI和EI收率论文16篇，申请发明专利8项，已授权发明专利3项， 参加学术会议15人次,其中国际学术会议6人次。培养博士生5名(已毕业2名)，硕士生8名（已毕业6名）,支持本科生完成毕业论文8篇。获得上海市科技进步奖1项。. 无机杂化功能材料，尤其是纳米无机多功能杂化分子的合成与制备方法，是当前纳米和无机功能材料化学领域的研究热点，也是新材料领域前沿研究课题。以前的工作多集中在纳米表面修饰的物理方法构筑无机有机杂化分子材料，往往不同功能基团的功能性很难实现协同与增强。本课题主要通过分子设计，将不同功能的基团巧妙地化学构筑到纳米分子结构中，研究与探讨多功能分子构筑方法，以及纳米分子化学修饰结构对材料形貌结构以及材料性能的影响，经过4年努力，课题组共设计制备了非线性-双光子多功能材料、紫外-可见多功能检测、近红外-耐高温新材料、多机制有机无机分子杂化新能源材料、双光子-激光防护-耐高温纳米分子杂化、柔性结构-纳米-杂化结构器件等六个系列11个分子体系的多功能杂化的分子材料，研究材料的分子控制制备与材料形貌结构控制制备与构筑方法，采用理论模拟验证分子设计的合理性，通过飞秒激光系统、非线性光学系统、核磁滴定分析、器件设计与性能测试、生物实验等手段，证实多功能协同与增强的机理；发现了多功能协同增强的分子结构影响机理、独特纳米结构的解聚集效应对光学性能协同增强与耐高温增强机理、紫外-可见多功能检测中高选择性和高灵敏性的增强机制与细胞渗透增强机理以及分子结构的性能依赖关系、分子结构调控的材料有序结构形貌控制方法以及对电化学性能影响规律。