稀土金属有机骨架码元材料的设计与合成

彩色条码的研究是国际前沿热点课题之一，在生物条形码检测技术、商品流通、国防军事等诸多领域都表现出巨大的应用前景。现时已在欧美和日韩等国家的日常生活中广泛应用。相对而言，我国无论是研发能力还是应用推广都比较落后。本项目针对目前常见的码元材料编码性能的一些不足，在已有工作的基础上，结合稀土发光材料、金属有机骨架材料和彩色条码系统自身的特点，通过晶体学和晶体工程学的方法，设计、合成一系列基于发光稀土离子的金属有机骨架码元化合物。系统研究金属离子的种类和含量、有机发光体的构型和能级、晶体的结构、尺寸和形貌等对材料光学性质的影响，实现材料性能的优化，提高编码组合的多样性，建立生物检测条形码和商品条形码的应用模型，为这些物质能够作为码元材料应用于彩色条码系统提供实验基础和理论指导。

本项目主要围绕新型金属有机骨架化合物的合成与性能研究展开。主要分为新型有机配体的合成、过渡金属有机骨架化合物的合成与表征、稀土金属有机骨架码元化合物的合成与表征几个部分。并对这些化合物的发光、磁学等性能进行了研究。对于有机配体，主要选择多元羧酸配体和多元桥连咪唑配体两大系列。利用这些配体作为构建单元，通过晶体学和晶体工程学的方法，设计、合成了一系列结构新颖、性能优良的过渡金属有机骨架化合物。并摸索、总结了合成配位聚合物的一般规律。（1）设计 4,4’-(1,3-Phenylenedioxy)dibenzoic acid作为构建单元，通过引入具有不同构型的含氮配体，水热合成得到了一系列结构新颖的配位聚合物，并对这些化合物的结构、发光性能、磁性进行了表征。（2）设计 9,9-dimetyl-2,7-bisimidazolylfluorene作为构建单元，通过引入不同结构的羧酸配体，合成得到了一系列 d10 过渡金属有机骨架化合物，并对这些化合物的结构和发光性能进行了表征。结果表明，这些化合物具有很强的蓝光发射，可以作为潜在的荧光材料。（3）设计9,9-dimethylfluorene-2,7-dicarboxylic acid 作为构建单元，通过引入具有不同构型的含氮配体，合成得到了一系列结构新颖的配位聚合物，并对这些化合物的结构、发光性能进行了表征。（4）设计bis(4-imidazolphenoxy)methane 作为构建单元，通过引入不同结构的羧酸配体，合成得到了一系列结构新颖的配位聚合物，并对这些化合物的结构、发光性能进行了表征。在以上实验基础上，尝试合成基于发光稀土离子的金属有机骨架化合物。但是，在实验过程中发现，利用以上所设计的有机配体，通过水热、溶剂热等常规方法，虽然也合成得到了一些基于稀土离子的化合物，但是这些物质大多以多晶的形态存在，很难对它们的物质结构进行有效表征。因此，虽然经过多次实验尝试，尚未得到理想的结果。本项目研究过程中，发表SCI检索论文6篇，培养研究生2名。