多酸支撑的基于硫醚类多唑配体的多核金属簇的组装和性能研究

利用多核金属簇对多酸的修饰来构筑具有新颖结构及优良磁学和催化性能的化合物是多酸修饰化学发展的一个新方向。本项目拟利用四种结构、尺寸、电荷不同的经典多酸作为支撑载体，设计合成四类含不同类型多唑和硫原子数目的硫醚类多唑配体。利用多唑基团具有相邻多点配位的结构特点和硫醚类配体的柔韧性与多酸及过渡金属离子进行配位组装，以期得到一系列多酸支撑的多核金属簇合物。在表征结构的基础上，重点研究目标化合物的磁性和光催化性能，探索结构与性能之间的内在关系；同时通过探索有机配体中硫原子和多唑基团的数目、多唑基团的种类、间隔子长度、柔韧性等对多核金属簇形成的影响以及多酸的结构、尺寸、电荷等对最终目标化合物的影响，总结合成规律，为目标化合物的可控合成提供理论依据。相关研究成果在新型功能材料等相关学科领域具有良好的应用前景和重要的科学意义。

本项目设计选用了四类具有不同间隔子(长度和柔韧性)和不同官能团（含有不同的N配位点）的有机胺系列配体（由-S-和/或–(CH2)n-连接的柔性双多唑衍生物配体、由酰胺基团连接的双多唑衍生物配体、三氮唑衍生物以及吡啶-四唑衍生物配体、各种柔性和半刚性的双吡啶双酰胺及双吡嗪双酰胺配体）作为有机建筑单元，以性能优异的具有不同尺寸、结构以及电荷的Keggin型、Wells-Dawson型、Anderson型、同多钼酸盐、同多钒酸盐等多酸阴离子作为结构导向剂及无机建筑单元，在水热条件下与过渡金属离子进行配位组装，得到了一系列结构新颖的包含多核金属簇的多酸基功能配合物。通过单晶X-射线衍射表征了目标化合物的结构，同时探讨了有机胺分子的柔韧性、配位基团数目、配位点位置、间隔子长度以及多酸阴离子的结构、尺寸、电荷等对目标化合物的结构和多核簇亚单元的影响，在一定程度上实现了包含多核金属簇的多酸基功能配合物的调控组装。研究了目标化合物的电催化、光催化以及部分化合物的磁性能，努力探索材料结构与性能间的关系，总结了其中的部分规律。相关研究成果在功能材料设计组装以及应用等相关学科领域具有良好的前景和重要的科学意义。