基于氮杂环有机羧酸配体构筑的多孔稀土-有机框架与多金属氧酸盐杂化材料的合成及其性能研究

本研究项目的核心思路是拟采用Keggin等最基本结构类型的多金属氧酸盐(POMs)为前驱体，通过氮杂环有机羧酸配体和稀土来构筑多孔稀土金属-有机框架(MOFs)与多金属氧酸盐的杂化材料(MOFs/POMs)，并对其性能，如催化活性、发光等进行深入系统的研究。探讨多孔稀土MOFs/POMs型杂化材料的合成条件、反应规律及组分之间的相关性。在以上研究工作的基础上探讨多孔稀土MOFs/POMs型杂化材料作为功能材料的可行性、优越性，如作为非均相固载型催化剂的稳定性、催化活性等,为选择性设计和合成多孔稀土MOFs/POMs型功能催化剂提供依据。研究多孔稀土MOFs/POMs型杂化材料作为除催化剂以外的其它功能材料的可行性，如药物缓释作用。此外，进一步开发POMs作为模板剂或作为无机配体的功能，以期探寻构筑结构新颖和开发性能独特的多孔稀土MOFs/POMs型功能杂化材料的新策略。

多金属氧酸盐和金属-有机配位聚合物等具有奇特多变的结构特点以及在功能材料方面具有潜在的应用前景而备受关注，成为合成化学和材料科学的研究前沿和热点。本研究项目通过水/溶剂热合成方法，合成并表征了系列多金属氧酸基无机-有机杂化材料；研究了系列氮杂环共轭有机配体与稀土金属离子或过渡金属离子的反应，构筑得到了系列结构新颖的金属-有机配位聚合物，探讨了反应条件(如金属盐的种类、化学计量比、辅助配体、温度、pH值、有机碱、溶剂等)对金属-有机配位聚合物结构的影响。研究了部分化合物的固体荧光、磁学、电化学、光催化等性质。本研究项目取得了一些有特色的创新性成果，例如合成得到了第一例基于氧桥(O2-)、羟桥(OH-)和硫酸根(SO42-)等无机阴离子桥联而形成具有单分子磁体性质的Dy(III)-Cr(III)异多金属氧酸簇基超分子化合物{(H2prz)[Dy4Cr2(μ4-O)2(μ3-OH)4(H2O)10(μ3-SO4)4(SO4)2]}•2H2O (H2prz, 质子化哌嗪)，该化合物的成功合成为制备新型具有单分子磁体性质的3d-4f异多金属氧酸簇基化合物提供了一个新的思路。本项目的研究工作为寻找具有应用前景的多金属氧酸基无机-有机杂化材料和金属-有机配位聚合物的合成与结构，结构与性质之间的关系提供了一些基本的信息。到目前为止，共已发表了17篇科研论文，其中部分成果在Cryst. Growth Des.、Dalton Trans.等国内外核心刊物上发表。有2篇论文仍在审稿中，2篇论文仍在撰写中，部分配合物的结构和性质研究仍在进行中。