微孔磁性分子材料的设计、合成与性能研究

Combining porosity and magnetic ordering in a single material presents a significant challenge since magnetic exchange generally requires short bridges between the spin carriers, whereas porosity usually relies on the use of long diamagnetic connecting ligands.We will synthesize tripodal alcohols and phosphonic derivatives, which not only possess polydentate coordination sites to coordinate multimetals,but also include rigid strutures to support the channel, to assemble porous magnets. Moreovere, according to adjust the length of rigid structures,we can tune the size of porous.We will investigate the nature of magnetic interaction by using density functinoal theoery methods.Combining grand canonical Monte Carlo (GCMC) and density functional theory with dispersion correction (DFT-D) method, the adsorption behavior of special gases in the designed porous materials will be investigated to guide the experimental research. Both experimental and theoretical invesigations are aimed to provide the guidline for future design and synthesis of mutifunctional magnetic materials

集多孔和磁有序为一体的多功能材料的设计合成仍然是一个挑战，本项目的目的在于克服材料中的孔结构和磁性质通常相互制约的现状，我们设计三角架型三元醇和/或膦酸衍生物配体，既具有螯合多金属的高密度多齿柔性/刚性配位点，又具有支撑形成孔道的刚性支架，将其作为建筑单元,通过螯合顺磁离子来构筑微孔磁性配位聚合物。通过控制衍生物刚性支架的长度来调节孔道尺寸的大小，实现对气体的选择性吸附。同时对制备产物进行理论模拟，解释磁性相互的本质，探讨吸附机理,预测材料对特殊气体的吸附行为和选择性。理论与实验相结合为多功能磁性材料的设计与合成提供重要依据。

该项目设计合成了一系列三角架型三元醇、膦酸、羧酸衍生物配体，通过其高密度多齿柔性/刚性配位点螯合多个金属，刚性支架支撑形成孔道，以此为建筑单元，合成了一系列微孔磁性配位聚合物，利用单晶衍射、红外、热重等确定了它们的结构特征，并研究了其在磁性，吸附以及分离等方面的应用。对其进行了理论模拟，探讨吸附机理，预测材料对特殊气体的吸附行为和选择性，从而为多功能磁性材料的设计与合成提供了重要依据。在此基础之上，利用合成的晶体材料制备电极材料，同时对锂电池的制备展开了研究，对丰富新材料的设计合成具有指导意义。另有部分重要研究成果仍在后续深入整理中。