新型稀土-主族金属硫属簇合物的溶剂热合成及性能研究

There is abundant color metallic mineral resources in southwest region, the category is numerous, so far, the people has already discovered more 100 kinds of minerals, such as tin, germanium, arsenic, indium, gallium, antimony, and lanthanide metals, where many mineral reserves are located in the forefront of the country. Their chalcogenidometalates show optical, semiconductor, magnetic and catalytic properties. They are the key material of optoelectronic devices for the new generation of photoelectric conversion, photoelectric sensor, light blast-off diode and solar cell. For the sake of the research and development of the crystal function material of the multinary metallic chalcogenides, this item adopts unsaturated lanthanide complex cations as the structure-directing agents inducing [MQx] (M = main group metal, Q = S, Se, Te) polyhedra to form cluster under mild solvothermal conditions, which results in the formation of multinary lanthanide-main group metallic chalcogenide clusters. Their photocatalytic, magnetic and fluorescent properties are studied,and then sieved the corresponding function material that has good properties. We have systematically researched the relation between the different unsaturated lanthanide complex cations and crystal structure of the target product, crystal structure and function.The implement of this item not only push the development of structural chemistry, cluster science, synthetic chemistry and materials science, but also can extend thorough exploitation of the advantage resources of southwest region.

西南地区有色金属矿产资源丰富，种类繁多，已发现了锡、锗、砷、铟、镓、锑、稀土金属等100多种，许多矿藏储量位于全国前列；它们的硫属化合物具有光学、半导体、磁学、催化等方面性能，是新一代光电转换器、光电传感器、光发射二极管、太阳能电池等光电器件的关键材料；为了研究和开发具有潜在应用价值的多元金属硫属化合物功能材料，本项目采用非饱和稀土金属配阳离子为结构导向剂，在溶剂热条件下，诱导主族金属和硫属原子所结合的多面体在非饱和稀土金属配阳离子的缺位处聚集成簇，合成稀土-主族金属硫属簇合物；对获得稀土-主族金属硫属簇合物的光催化、磁性及荧光等性能进行研究，筛选出具有相应性能的功能材料；系统地研究不同非饱和稀土金属配阳离子结构导向剂和产物结构、产物结构和性能间的关系。该项目的实施不仅可推动结构化学、簇科学、合成化学和材料科学等领域的发展，而且可扩大西南地区优势资源的深入利用。

西南地区有色金属矿产资源丰富，种类繁多，已发现了锡、锗、砷、锑、稀土金属等100多种，许多矿藏储量位于全国前列；它们的硫属化合物具有光学、半导体、磁学、催化等方面性能，是新一代光电转换器、光电传感器、光发射二极管、太阳能电池等光电器件的关键材料；为了开发和探寻性能优异的稀土-主族金属硫属簇合物晶态材料，利用多齿螯合胺(如:三乙烯四胺、四乙烯五胺和醇胺)和稀土金属离子配位，形成非饱和稀土金属配阳离子，作为结构导向剂或模板剂，以主族金属单质或二元硫属化合物为主族金属源，在溶剂热条件下，诱导[MQx](M = Ge、Sn、As、Sb, Q = S、Se，x = 3, 4)多面体聚集成簇，获得系列稀土-锗硫属簇合物、稀土-锡硫属簇合物、稀土-砷硫属簇合物和稀土-锑硫属簇合物，解析其晶体结构，并对其性能进行研究；首次发现三种不同主族金属硫属阴离子共存于相同骨架中。这些成果为筛选多功能晶态材料打下坚实基础。项目研究期间，拓展了研究内容，如过渡金属-锗硫属簇合物、过渡金属-锡硫属簇合物及钒-锑硫属簇合物，发现了亲氧性强的硬三价钒离子和软硫属阴离子共价键合，获得系列三价钒-主族金属硫属簇合物。该项目的研究不仅可推动结构化学、簇科学、合成化学和材料科学等领域的发展，而且可扩大西南地区优势资源的深入利用。. 预期研究结果是‘4 年内将在国际 SCI 期刊上发表较高质量的研究论文15~20 篇, 其中SCI 影响因子4.0 以上的 7~10 篇’。项目运行期间在国际SCI期刊上共发表38篇，其中影响因子4.0以上的有23篇；申请中国发明专利5项(其中4项已授权)；培养硕士研究生 21 名(其中9名已毕业)和本科生 32名; 获得重庆市自然科学二等奖1项和重庆市首届创新争先奖。总之，已完成预期成果的各项指标。