超大孔低密度金属亚磷酸盐的合成、结构表征及性能研究

超大孔低密度微孔材料的合成是当前无机材料研究的一个热点。本项目采用水热法、溶剂热法、离子热法和熔融法，探索合成超大孔低密度空旷骨架亚磷酸盐。在主客体电荷匹配和对称性匹配原则的指导下，通过使用不同的结构导向剂和改变主体骨架的化学组成，对空旷骨架亚磷酸盐的孔道结构和物理性能进行有效调控。通过合成策略的创新，将超轻金属元素引入到亚磷酸盐空旷骨架中，实现材料的低密度化。系统考察反应变量对化合物结构的影响，同时对材料进行详细的结构表征，并研究它们的热稳定性、离子交换、气体吸附、磁性、荧光、二阶非线性光学等性能。总结合成反应规律以及材料的化学组成、晶体结构和物理性能间的关系。该项目研究通过固体材料化学与合成化学、结构化学等相关学科领域的交叉，为新型多功能无机固体材料的开发提供一种新思路。

超大孔低密度无机固体是当前材料领域研究的一个热点。本项目研究以金属亚磷酸盐及其杂化骨架化合物为研究对象，系统考察不同晶化条件对目标化合物结构的影响。以三乙烯二胺为模板剂，合成出一个18元环手性亚磷酸锌和一个20元环亚磷酸锌；以轻质Be2+离子为骨架阳离子，在水热/溶剂热条件下合成出系列低密度层状及网络结构无机化合物；在无溶剂条件下，合成出若干过渡金属亚磷酸盐；将草酸配体引入亚磷酸盐体系，在无溶剂条件下合成出具有dia, ins, lon, pcu, ins, sql以及沸石CrB4等拓扑网络的亚磷酸-草酸盐；将无溶剂合成法拓展到磷酸-草酸盐以及硫酸-草酸盐，制备得到一些具有16元环和20元环孔道化合物，并讨论了有机胺在无溶剂条件下的新颖结构导向作用；针对镁离子溶剂化效应强的问题，在无溶剂条件下成功地将Mg2+离子引入到无机-有机杂化骨架中，表明无溶剂法可以制备得到那些在常规水热/溶剂热条件下难以得到的晶态化合物；此外，在探索碱土金属基杂化骨架的过程中，合成出若干低密度杂化骨架的配位聚合物。对获得的化合物的晶体结构、化学组成、热稳定性、离子交换、二阶非线性光学性质、气体吸附、磁性、以及荧光性能等进行研究。通过项目的顺利实施，培养研究生11名，发表研究论文20篇。作为材料化学、无机合成化学、结构化学等相关学科的交叉领域，本研究项目为新型晶态微孔材料的开发提供一种新思路。