基于异金属配位中心的功能配合物的设计合成及其聚氨酯复合材料的构筑

In this project, series of heterometallic complexes, which has specific structures constructed from the different f-block metal ions/the d- and f- metal ions and N, O-containing ligands, were designed and synthesized on the basis of the Antenna effect of ligands, the sensitization effect of different the metal center, the d-f energy transfer of the d-f heterometallic framework. With that, polyurethane composite materials (RE/TM-PC) with interconnected structure were synthesized by the free radical polymerization of the C=C- terminal groups of polyurethane acrylate macromer (PUAM). The investigation of the sensitization effect and d-f energy transfer of different central metal ions will be carried out. According to tailoring and cooperating with the physical and chemical properties of different building blocks, the composition material will be endowed with special features, such as efficient sensitized excitation in the visible region, fluorescent in the different bands, adsorption, magnetism and so forth. We shall further explore its luminescent, magnetic, absorption, and antibacterial properties, as well as summarize the structure-activity relationship between the synergy effect of different metal ions and the target function material; as such, summarizes the rules. Through research of this project, we expect to develop a kind of complexes/polyurethane multifunctional composite material, and this has vital significance in the areas related to basic and applied researches. We are very fully confident that there will be applications for an even brighter future of such hybrid materials, which may be hopefully used in the fields of high-tech, such as aviation, spaceflight, national defence, military affairs, and so forth.

本项目在研究不同稀土中心离子间的敏化效应、稀土-过渡金属d-f异金属体系中金属离子间能量传递规律的基础上，设计合成系列特定结构的不同稀土中心离子以及稀土与过渡金属共同参与配位的同多核、异多核金属配合物，将其加载到聚氨酯丙烯酸酯大分子单体（PUAM）体系中，PUAM两端的C=C-经自由基聚合，构筑新型的具有网状结构的聚氨酯复合材料（RE/TM-PC）。研究RE/TM-PC材料体系中多配位中心离子间的敏化效应、d-f能量传递效应等，通过剪裁、协同不同建筑块的物理化学性能，赋予复合材料RE/TM-PC可见光高效敏化激发、不同波段荧光显示、吸附、磁性能等特殊功能。深入研究其光、磁、吸附及抗菌等性能，探索多金属中心离子间的协同效应与目标功能材料的构效关系，探明其中的规律性。有望开发一类新型的金属配合物/聚氨酯多功能复合材料，在基础研究与应用研究之间架起新的桥梁，具有重要的意义。

本项目按项目研究计划进行，主要研究内容有：1、同/异金属配位中心的功能配合物研究：设计构筑了一系列新型的具有同多核、异多核金属配位中心离子的配合物，分别合成了s族-d族、s族-f族、p族-f族、d族-d族、f族-f族等异金属配位中心的配合物。 经初步研究表明，部分配合物对N2、H2、CH4等气体表现出优异的吸附性和选择性。2、聚氨酯大分子单体及其聚合物的设计合成：通过分子设计，合成了一系列具有不同结构、性能的聚氨酯大分子单体及其聚合物基体材料，并创造性的将大分子单体引入到AAO模板的纳米孔道内，利用自由基聚合合成了功能性的聚氨酯纳米阵列。3、配合物－聚氨酯功能复合材料的构筑及其构效研究：将所合成的功能配合物加载到聚氨酯基体中，制备了一类新型的金属配合物/聚氨酯功能复合材料和纳米阵列材料，所构筑的配合物-聚氨酯复合功能材料兼具配合物、聚氨酯两类材料的性能，并呈现出优异的金属离子吸附检测、荧光显示灯功能；尤其是金属配合物/聚氨酯纳米阵列能有效提高配合物的荧光寿命，为探索配合物类材料在微纳功能器件领域的应用奠定了基础。该项目研究，进一步揭示了配体、合成条件等因素对配合物结构和功能的调控规律；探索了功能配合物与目标功能材料的构效关系，以及多功能模块间功能叠加下的协同效应和关联效应，得到了对该领域研究具有实际指导意义的实验结果、初步规律和潜在应用前景，为本领域的后续深入研究奠定了基础。