以羧酸配位聚合物为模板制备低维纳米过渡金属氧化物材料及形貌控制研究

The design and synthesis of nanostructures for a new generation of quantum devices and nanostructural devices have become a new hot topic in the area of nanomaterial research. Recently, the approach employing the suprarmolecule aggregates as templates to produce transtional metal oxides (TMO) nanomaterials with tailored morphologies has attracted much attention by researchers in chemistry and material science. In this project, some clusters with hollow cage and one-dimensional carboxylic-coordination-ploymers with tubular and/or chain structures will be synthesized controlledly based on the synthetic strategy of the coordination and supramolecular chemistry, while these afforded structures will be utilized as precursor templates to prepare some tailored morphologies transtional metal oxides (TMO) with low-dimensional nanomaterials such as nanocages, nanowires, nanotubes, nanorods or nano-rings. The correlation between the molecular structures of precursors and the morphologies of synthesized nanomaterials will be studied, while the transport mechanism and law of morphologies from coordination precursor to naomaterial are also expected to be explored. The structure and size of nanomaterial can be tuned by tailered coordination precursor from different synthetic methods and/or different organic ligands. This research is related to a practical application of coordination chemistry in the design and synthesis of nanomareials. The reseach results could as a theoretic evidence for the morphologic design and the size-controll of nanomaterials, and also as a reference for the manufacture of molecular devices.

以新一代量子器件和纳米结构器件为背景的纳米结构设计和合成成为纳米材料研究的新热点。近年来，利用超分子聚集体为模板，制备具有特殊形貌的纳米过渡金属氧化物材料，已引起化学、材料学科学工作者极大兴趣。本课题拟利用配位化学和超分子化学的合成手段，控制合成具有中空结构的簇合物和一维管状、链状羧酸配位聚合物，并以此作为模板，合成具有中空结构的纳米笼，一维纳米线、棒、管以及纳米环等特殊形貌低维纳米氧化物材料。探究前躯体配位聚合物的分子结构与纳米材料形貌之间的关系，探究这个过程中形貌传递机理和规律。通过修饰配体以及改变合成条件对前躯体羧酸配位聚合物的结构进行修饰，调控纳米材料结构和尺寸的形成。该课题研究涉及配位化学在纳米材料设计和合成方面的应用，其成果将对纳米材料的形貌设计、尺寸控制提供理论依据，并为分子器件的制备提供参考。

以新一代量子器件和纳米结构器件为背景的纳米结构设计和合成成为纳米材料研究的新热点。近年来，利用超分子聚集体为模板，制备具有特殊形貌的纳米过渡金属氧化物材料，已引起化学、材料学科学工作者极大兴趣。本课题以具有特定角度、长度的含N、O、S配位原子的配体与过渡金属、稀土金属作用，利用配位化学和超分子化学的合成手段，控制合成了一系列具有中空结构的纳米笼状化合物，多面体结构、一维链状、双螺旋、三螺旋等特殊形貌的配位化合物，并用x-射线单晶衍射、x-射线粉末衍射等对其结构进行了表征。在此基础上，选用特定构型的配位化合物作为前驱体，利用高温煅烧，通过控制气体流速、升温速度、反应时间成功获得了一些空心的纳米球、亚微米多面体以及纳米纤维，并利用扫描电镜、EDS能谱分析、粉末衍射对其产物的形貌和成分进行了相关表征。研究结果表明，前驱体的微观结构与与之产生的氧化物产物之间的界观结构存在一定的关联性。但是在进一步研究过程中，我们利用其他类似结构的配合物作为前驱体，并没有获得相似的结果。这些结果令我们困惑，似乎这种前驱体的微观结构与氧化产物的界观结构的相似性，是一种巧合。这需要相应的研究基础理论与有效的研究手段，进一步的研究。显然这是一个具有挑战而有意义的工作，我们仍将继续探索，寻找合适的突破方案。