含有杯芳烃的多酸基有机-无机杂化物的合成、结构及光催化性质研究

It can be expected that numerous novel polyoxometalate-based inorganic-organic hybrid compounds can be obtained through the reactions of metal ions, polyoxometalate anions with various calixarene derivatives as ligands. However until now there have been rare reports in this area. Polyoxometalate-based inorganic-organic hybrid compounds should possess intriguing structures, and they have potential applications in catalysis, luminescence, magnetic material and molecular recognition. In this project, a series of calixarene ligands will be synthesized, and various polyoxometalate-based inorganic-organic hybrid compounds will be prepared. The compounds will be characterized by normal techniques, and the crystal structures of the compounds will be determined by X-ray diffraction method. The rules for the syntheses and structures of the compounds will be summarized. In addition, the photocatalytic properties of the compounds to the degradation of dyes will be investigated, and these studies can provide fundamental data for the application of these compounds.

以多酸作为阴离子、以过渡金属离子作为阳离子、以种类繁多的杯芳烃衍生物作为配体相结合可以得到一大类（多酸-过渡金属-杯芳烃衍生物）三元复合体系的无机-有机杂化物，目前这方面的相关研究很少报道。可以预期这类化合物将不但具有复杂有趣的结构类型，而且有可能在催化、发光材料、磁性材料及分子识别等领域获得实际应用。本项目拟合成一系列杯芳烃衍生物，制备出多种类型的（多酸-过渡金属-杯芳烃衍生物）无机-有机杂化物；用各种手段对它们进行表征，并通过X射线衍射技术测定它们的结构。总结该类化合物合成及结构方面的规律性。考察这类化合物对染料降解的光催化性质，为实际应用提供研究基础。

由于同时存在无机和有机结构单元，基于多金属氧酸盐的无机—有机杂化材料具有许多优越的性质，展现出广阔的应用前景。多酸和杯芳烃化学是两个十分重要的研究领域，两个领域的研究均取得了丰富的研究成果。以多金属氧簇作为阴离子，以过渡金属离子作为阳离子、以种类繁多的杯芳烃衍生物作为配体进行组装可以得到一大类（多酸—过渡金属—杯芳烃衍生物）三元无机—有机杂化物。这些（多酸—过渡金属—杯芳烃衍生物）三元杂化物不但具有复杂有趣的结构类型，而且有可能在催化、发光材料、磁性材料及分子识别等领域获得实际应用。通过本项目的工作合成了25种杯芳烃衍生物配体，通过溶剂热条件下的自组装反应，利用这些配体合成了一系列（多酸—过渡金属—杯芳烃衍生物）三元杂化物，对这些化合物进行了表征，测定了14种化合物的晶体结构，探讨了配体性质对配合物结构的影响。研究了这些化合物对几种有机反应（染料光降解反应、二氧化碳与环氧化物环加成反应及炔与叠氮化合物环化反应）的催化性能，考察了各种因素对催化效果的影响，探讨了催化反应的机理。在本项目的资助下，发表学术论文33篇，获批发明专利1项，为进一步深入研究该类化合物和实际应用提供了研究基础。