无机开放骨架晶体功能材料的结构设计与定向合成

无机开放骨架（open framework）晶体材料具有多样的元素组成、新颖的骨架结构以及独特的化学性质（催化、离子交换等）和物理性质（光、电、磁等），在传统的工业催化以及先进材料领域具有重要的应用前景。本项目以无机开放骨架晶体功能材料为研究对象，以其宏观性质（光、光电、磁）与微观结构（骨架结构及功能基元）之间的内在关系为主线，揭示其特殊性能与结构之间的关系与规律; 依据"分子工程学"指导思想，根据特定功能的需求，对其孔道体系和功能基元进行设计、修饰和剪裁，在计算机辅助下，开发结构设计的新理论方法；在深入研究无机开放骨架晶体材料的晶化机制及揭示其结构-合成的关系与规律的基础上，发展定向合成的新理论、新方法和新路线; 设计合成一批具有优异光、光电和磁学性能的新型无机开放骨架晶体材料，为推动功能无机晶态材料的定向设计合成奠定基础。

本项目以“分子工程学”为指导思想，以无机开放骨架晶体材料的光、光电、磁性能为导向，开展结构设计与定向合成研究，在无机开放骨架晶体材料的宏观性质与微观结构之间关系与规律的研究、无机开放骨架晶体材料的结构设计以及新型无机开放骨架晶体功能材料的定向合成与制备等方面取得了重要进展：创建了结构设计的理论方法，开发了相关软件Fragen，完善了理论结构数据库，发现了基于四面体局域原子间距离判断分子筛结构合理性的普适性LID规则，基于生物学基因组思想实现了具有特定性能的分子筛结构的高通量预测和筛选；探究了多孔晶体构筑中结构导向效应的本质；提出了设计合成多孔材料的若干有效途径和策略，成功合成出系列具有手性孔道、超大孔道和特殊光电性质的新型分子筛。