有机酸碱构筑的超分子胶凝材料的合成与功能特性研究

基于某些有机酸碱对能够通过氢键形成有相当强度的凝胶体的事实，选择、设计和合成特定的有机酸碱对，通过低温胶凝反应获得有机酸碱构筑的超分子胶凝材料并同时在特定的模具中成型。结合X-射线单晶衍射和X-射线粉末衍射等方法分析胶凝材料的组成与结构，通过多种手段研究材料的强度、硬度等力学特性以及可能具有的其他特殊性能，探讨该类凝胶材料实际应用的可行性。研究不同有机酸碱对超分子聚集体结构的影响规律；研究反应条件和超分子聚集体中氢键的聚集方式及其对超分子胶凝材料形成、结构和性能的影响；通过晶体工程的设计手段，指导不同结构的超分子胶凝材料的合成，从而获得结构新颖和性质独特的超分子胶凝材料。.本项目涉及化学、晶体工程学、材料科学和生命科学等多种领域，研究有机酸碱构筑的超分子凝胶材料的合成与功能特性，提供了一类全新的功能材料及其设计和合成路径，对于配位化学、超分子化学和材料科学的发展具有重要科学意义。

作为一个独立的分支学科，超分子化学正在迅速发展成为化学领域的热点之一。基于有机酸碱构筑的超分子胶凝材料，可以通过晶体工程设计的方法改变其结构和性能，使其具有类似于无机胶凝材料的机械强度，和无机胶凝材料不具备的特殊性能。该类材料加工简便，容易回收，应用领域广泛。.本项目选择能够形成丰富超分子构筑模式的氨基双膦酸和含氮杂环碱，通过超分子化学和晶体工程的方法，设计合成了未见文献报道的新型化合物36个，并从中选择、设计出一系列超分子胶凝材料，深入研究它们的结构、功能特性及潜在的应用价值。实施该项目，获得了一种具有甲醛吸附性能和甲醛/紫外光诱导荧光转换性能的超分子石膏(AEDPH3)•(BtaH) (1)，该超分子石膏具有良好的机械性能，同时能够高效地吸附和清除甲醛，并具有有趣的甲醛/紫外光诱导荧光转换行为，可以作为检测甲醛的灵敏探针；获得了一种具有湿度诱导荧光转换性能的超分子凝胶(H2PO3)2•(H3PO3)•(phenH)2•(H2O) (2)，该化合物室温下可制备为蜡状的凝胶体，是首个具有室温下水/湿度诱导荧光转换性质的材料，具有可逆储水功能，并具有高温下的热致变色性质，可以用于温度和湿度的显示测量；获得了一种具有氨气吸附和检测性能的高强度有色超分子石膏(AEDPH3)•(8-OQH)•(H2O) (3)，具有远超一般石膏的机械强度，还具有十分良好的氨气吸附性能和氨气诱导变色性质，可以用于室内环境氨气污染防治和氨气检测；构建了一种基于超分子溶胶的有机/高分子模板剂，将该超分子体系用于磷酸亚铁锂材料前驱物的制备，获得了电化学性能优越的具有微纳结构的磷酸亚铁锂正极材料，并成功将此方法用于实际生产中。.研究该项目，从理论上充分证实了有机小分子依靠氢键形成的超分子胶凝材料具有较好的机械性能，显示出新颖功能特性，为新型胶凝材料的设计和合成提供了全新的思路；从应用角度证明所合成的超分子胶凝材料体现出良好的力学性质，并具有杀菌、阻燃、气体吸附、空气污染物治理和检测等多种功能，可用于许多无机胶凝材料不适合使用的场合，是一类具有良好的应用前景的环境友好材料。