簇基功能化合物的结构调控及性能研究

Based on success of our previous work, series of new cluster-based compounds with fluorescent, non linear optical (NLO), magnetic and thermoelectric properties will be further explored focusing on： （1）the pre-design synthesis, structure modification of new cluster-based compounds containing small fluoresencent guest molecules; (2) syntheses of new NLO active cluster-based Sb/Te/Bi/S(Se) compounds, enhancement, optimization and modulation of the infrared NLO property; (3) syntheses of cluster-based molecule magnets with specific metal arrangements and topologic structures, chiral cluster-based coordination polymers, and multiferroic materials; (4) systematic study on high efficiency thermoelectric ternary, quaternary Sb/Te transition metal, rare earth metal compounds. And the structure-property relationships for these systems will be studied. We hope that the results of this project will contribute to the development of science and technology and the economic growth of our country.

在前期研究工作基础上，进一步合成系列新型具有良好荧光、二阶非线性、磁性和热电性能的簇基化合物。本研究项目的重点如下：（1）探索包合荧光小分子的新型荧光簇基化合物的设计合成、结构调控及其性能之间的关系；（2）获得具有优良红外非线性性能的含锑/碲/铋/硫（硒）的新型簇基化合物，寻求突破提高二阶非线性性能的关键技术，通过"性能导向-结构调控"对红外NLO锑硫属化合物的性能进行优化；（3）合成若干具有特定金属几何构型以及不同拓扑结构的簇基分子磁体，研究其结构与磁性的关系，探索手性簇基配位聚合物晶体自组装的新方法，制备磁电性能较优良的手性簇基多铁材料；（4）系统研究具有热电性能的三元、四元Sb/Te过渡金属、稀土金属簇基化合物. 通过本项目的实施，为国家的科技发展和经济建设做出积极贡献。

项目执行期间，我们在簇基功能化合物的光学性能及构效关系，簇基功能化合物的可控组装及磁性能研究和新型簇基热电材料的合成及性能研究三个方面取得系列成果，主要研究成果包括：获得粉末红外倍频效应强度达16–40倍商用材料AgGaS2的系列类金刚石结构的新颖硫属化合物，同时，该化合物可以保持晶体结构不变的基础上，引入各种功能单元，可以实现多种复合功能；制备出了第一例深紫外非线性光学磷酸盐材料，该类化合物具有优异的热稳定性且是一致熔融化合物，为进一步的实际应用提供可能；首次发现一种可以由热致电子转移诱导产生的离域混合价化合物。该离域混合价态可以在空气中稳定至少三周，在催化领域或分子电子器件等方面有潜在应用价值；发现了Pb/Sn共掺杂的多晶中温热电材料In4Se3，其热电优值ZT提升到1.4。由于材料中只含Pb约1%，与传统中温热电材料PbTe相比较，大大降低了重金属Pb的环境污染问题；发现一例具有超低晶格热导（约为0.18 Wm−1 K−1）和高热电优值（ZTmax= 1.5@727K）的三维孔道p-型热电材料CsAg5Te3；通过全局粒子群的优化搜索算法与第一性原理方法相结合的手段，成功地预测了能隙为1.09 eV的二维平面SiC2 硅碳石墨烯 (g-SiC2)材料。理论预测该材料熔点位于3000到3500K之间，其衍生纳米管的能隙（~1.09 eV）不随手性、尺寸等变化，这些表明该材料具有很好的应用潜力。