多酸无机-有机杂化材料的自组装及单分子磁体研究

This project aims at the foundation of novel self-assembly system of inorganic-organic hybrid single molecular magnets by means of coordination chemistry methods. Herein we are going to choose the suitable reaction conditions,select paramagnetic transition metal ions or rare metal ions or triangle metal clusters and tripodal ligands, obtain polynuclear magnetic clusters by self-assembly methods, which are stablized by lacunary polyoxometalates, construct polyoxometalate-based inorganic-organic hybrid magnetic clusters with novel structures, research the structures and magnetic properties, reveal the effect and strength of polyoxometalate on constructing SMMs, understand the intrinsic relations of structure and magnetism, explore the important influences and laws of polyoxometalate-based SMMs. The research is not only helpful for promoting the crossing and blending of physics, chemistry, materials, etc, but also exploring the design and synthesis of novel inorganic-organic hybrid materials.

本项目主要利用配位化学方法，构建新型的无机-有机多酸杂化单分子磁体自组装体系。在该体系中,我们拟选择合适的反应条件，选用顺磁性过渡金属离子，稀土离子或三角骨架金属簇，与三脚架有机配体自组装得到多核磁性簇，多核磁性簇通过缺位多酸来稳定其结构，从而构筑结构新颖的多酸无机-有机杂化磁性簇材料, 研究其结构和磁性能，揭示多酸在单分子磁体构筑中的作用与优势，并了解化合物结构与磁性之间的内在联系，探索多酸单分子磁体的重要影响因素和规律。该项目的研究，不仅有利于促进物理，化学，材料学科的交叉，同时也有助于探索新型无机-有机杂化材料的设计与合成。

近年来，无机-有机杂化材料不仅具有多样的结构及迷人的拓扑，而且在磁性，荧光，催化等领域也具有广泛的应用，因而受到科学家的青睐。本课题围绕无机-有机杂化材料，通过优化各种条件，合成了一系列顺磁性过渡金属/稀土离子与羧酸类/氮杂环羧酸类配体构筑的结构新颖的有机-无机杂化化合物，并对其进行X-射线单晶衍射、红外光谱、X射线粉末衍射、热重等表征，还对磁性及其他性质进行了表征和分析。在本课题执行期间还进行了氮杂环配体和顺磁性过渡金属离子构筑的多酸基无机-有机杂化化合物相关的研究，并对部分化合物进行了X-射线单晶结构衍射分析、红外等基本表征。该系列化合物具有较高的稳定性，并显示出了在磁性、质子导电、光催化，电催化等方面良好的发展前景。接下来的研究中还需对其他已经合成的化合物进行结构及磁性表征。因此，研究还有待继续进行并最终整理成文；我们共总结列举归纳了19种新颖化合物的合成，结构及表征，项目执行期间以第一作者或通讯作者共发表或已接受论文有9篇（SCI二区1篇，3篇SCI三区），发表授权国家发明专利1项，超额高质量完成了课题既定发表论文目标；并培养硕士生4名，本科生7名；另外，经费开支按计划得到较好的执行，支出未超出预算。