多酸基金属-有机框架负载荧光纳米晶的合成及性质研究

As an important inorganic cluster, polyoxometalate has excellent physical and chemical properties. With the development of energy and information technology, the research on polyoxometalate will face many opportunities and challenges in the 13th five-year plan. How to develop novel fluorescence materials with high efficiency and controllable performance has become an urgent problem to be solved. As an important derivative of polyoxometalate, polyoxometalate-based metal-organic frameworks have various structures and components. It is expected that the innovative research is of important significance for this material in fundamental applications. . From these perspectives, this project will focus on the trends of polyoxometalate materials. Fluorescence nanocrystals will be combined with polyoxometalate-based metal-organic frameworks using nanotechnology and molecular synthesis technology. Photoluminescence tuned mechanism and energy transfer system will be established through the interaction between polyanions, organic ligands and fluorescence nanocrystals. This method can be utilized to tune and enhance the photoluminescence of fluorescence nanocrystals. Moreover, the corresponding mechanism will be studied and clarified through theoretical calculation for further applications of this material.

多金属氧酸盐是一类具有优异物理化学性质的无机氧簇材料。随着能源与信息技术的高速发展，结合“十三五”规划的重大需求，多酸化学的研究面临新的机遇与挑战。利用多酸独特的结构和性质，研发性能高效、可控的新型发光材料成为亟待解决的问题。作为多酸重要的衍生物，多酸基金属-有机框架具有丰富的拓扑结构和化学组成。将其与荧光纳米晶复合，并对该类材料开展创新性应用基础研究，具有重要意义。. 因此，本项目针对多酸新材料的发展趋势，将分子设计组装与纳米合成技术相结合，制备多酸基金属-有机框架/荧光纳米晶复合材料。使多酸阴离子、有机配体和荧光纳米晶建立发光调控机制与能量转移体系，进而开发出性能可调节、荧光效率高的新型发光材料。通过理论计算研究其中的物理化学变化。为实现多酸基金属-有机框架/荧光纳米晶复合材料的应用提供材料基础和理论指导。

本项目针对多酸、多酸基金属有机框架和荧光纳米晶三者进行了大量的合成及性质研究工作，从材料的设计、合成到相关机理的探索积累了一定成果。项目在研期间，共发表SCI论文7篇，其中包含JCR二区及以上论文2篇，Top论文1篇。发表在Chemistry A European J.的论文被编辑选为热点论文，并被Wiley官方微信平台及其Twitter账号推送宣传。此外，获批国家发明专利3项，项目部分成果以“多酸基微纳材料的设计合成及性能研究”为题在中国化学会第八届全国多酸化学学术研讨会上受邀作会议报告。现将相关研究内容汇报如下：. 一、以磷钨酸、磷钼酸和硅钨酸等为代表，将其与不同类型的荧光纳米晶（例如：稀土氟化物、半导体量子点）相互耦合，探究了多酸对荧光纳米晶的影响规律。实验结果表明，多酸的引入在一定程度上改变了荧光纳米晶的发射波长、荧光强度或荧光寿命。除此之外，还以MIL-101、UiO-67等MOFs材料为基础，将多酸和半导体量子点嵌入其孔道内形成复合结构，并探究其荧光变化规律。该部分内容对多酸基荧光材料的研究起到了一定程度的补充，理解了多酸或多酸基MOFs材料对纳米晶荧光性质影响的原因。. 二、在上述研究过程中，我们发现部分纳米晶的荧光强度会随多酸或多酸基MOFs的引入产生较大下降。其原因是由于多酸构筑块对于光生电子的捕获使得辐射跃迁程度大大降低。根据材料复合之后的结构及电荷传输机制，我们对其光催化性质进行了相关研究。结果表明，在该类材料荧光性质大幅下降的情况下，其光催化性质得到明显提升。在光解水制氢、污染物降解或有机分子转化等方面均取得了一定成果。. 在基金的指导下，本项目基于多酸、多酸基MOFs及荧光纳米晶，合成出一系列荧光材料或光催化剂。积累了大量有意义的实验数据和结果，为以后该类材料的设计与合成提供了技术储备。此外，以理论计算和实验相结合的手段，揭示了多酸或多酸基MOFs对纳米晶光致发光或光催化性质的影响规律。相关的研究成果已经发表在Chemistry A European J.、Nanoscale Research Letters、和Journal of Cluster Science等国际知名期刊，受到同行的一致认可。