离子液体反应介质中高核金属氧簇的合成、组装及应用研究

高核金属氧簇是一类重要的分子基纳米材料，由于其结构的多样性和优异的物理化学性质而受到了广泛的关注。高核金属氧簇化学在生物仿生，分子磁体，催化，能量存储，光学等领域被广泛应用，现不仅成为多酸化学的一个重要研究分支，而且正在为诸多交叉研究领域的发展提供新的研究动力。离子液体作为一类功能性绿色溶剂，由于其具有可设计性，良好的溶解能力，低配位能力，液态温度范围宽，蒸汽压低，及良好的稳定性，而引起科研工作者们的广泛关注。目前离子液体已经成为替代传统有机溶剂以及酸碱溶剂的新型功能性绿色溶剂。本课题旨在前期工作的基础上，利用离子液体作为反应介质合成新型功能性高核金属氧簇，寻找高核金属氧簇在离子液体中的合成条件与规律，探索离子液体在新型材料合成方面的功能特性，研究该类高核金属氧簇在磁性、催化、染料敏化太阳能电池等方面的潜在功能特性。

多金属氧簇化学即多酸化学，已经有近二百年的发展历史。在过去200年的发展历程中，人们开发研究了一系列的研究方法进行多金属氧簇的设计与合成，并针对其功能特性开展了广泛的研究。比如人们经常采用酸化法，电化学还原法，一步反应法以及多步组装方法等合成了成千上万种多金属氧簇化合物。离子液体作为一类功能性绿色溶剂，由于其具有较低的熔点，高的离子导电性，良好的溶解能力，蒸汽压低，及良好的稳定性而引起科研工作者们的广泛关注。新型多金属氧簇的设计与合成不仅可以增加多酸化学的多样性，更重要的是提供潜在功能性材料，为新型功能材料的构筑提供新的前驱体。尤其是将过渡金属离子，稀土金属离子等控制组装到此类多金属氧簇中，为多酸簇合物在磁化学和催化化学的应用研究中提供了更多与有效的活性中心。本项目研究主要集中在新型多金属氧簇的合成研究，探索合成多金属氧簇的新方法，利用离子液体作为溶剂与结构导向剂合成多金属氧簇化合物并研究此类金属氧簇磁性，催化，光催化等功能特性。. 本项目研究了离子液体条件下合成多金属氧簇方法，合成了一系列多金属氧簇基化合物，并研究了其功能特性。在此基础上，进一步尝试探索多金属氧簇合成的新策略。众所周知，多酸缺位片段以及基本构筑单元可以在酸性条件下容易的聚合形成高核金属氧簇化合物。在过去几十年的时间里，人们采用此策略构筑了许多具有功能特性的高核金属氧簇化合物，这里我们尝试利用碱性水溶液体系控制降解策略合成了一系列多钨酸盐基高核簇合物。另外，在多铌酸盐及多钽酸盐研究领域，也做出了一些研究工作，合成了高核过渡金属簇取代的多铌酸盐簇合物，多铌酸盐簇合物基扩展结构材料，以及高核钽簇取代的高核金属氧簇化合物。这些化合物展现出有趣的磁性，电化学，电催化以及光催化性质。在本项目的资助下，发表SCI论文20余篇，培养硕士研究生6名，博士研究生1名。