铟-有机孔材料的异金属化研究

In recent years, indium-organic porous materials have attracted great research interest because In(III) ion tends to form regular 4-connected building unit for targeting intriguing zeolite-like frameworks. Additionally, the adjustment of chemical and physical properties of crystalline porous materials through the introduction of heterometals is one of current hot crystal engineering research topics. Nevertheless, the heterometallized study on the indium-organic porous materials remains largely unexplored. The current project focuses on the heterometallization of indium-organic frameworks and its effects on gas storage, ion exchange, catalysis, luminescence, and magnetism of materials. Detailed studies include: 1) To develop general synthetical strategies for immobilizing metal ions/clusters into indium-organic frameworks to functionalize their pores/channels, and then further to study the effects of inserted functional metal ions/clusters on the properties of materials; 2) To develop general synthetical strategies for incorporating metal-oxo clusters into pores/channels of indium-organic frameworks, and then further to study the effects of guest-host interactions on the properties of materials; 3) To develop general synthetical strategies for constructing metal-organic porous materials based on indium heterometallic clusters via cooperative assembly of indium and heterometals, and then further to study the properties of these novel materials. This project is a leading basic research with the current and future demands of sustainable developments of environment and energy.

铟离子易形成规则的四连接节点，可用来设计和构筑迷人的类沸石空旷骨架，因而近年来人们对铟-有机孔材料的研究产生浓厚的兴趣。另外，在晶态孔材料中引人异金属来调控材料的化学和物理性能是当前晶体工程领域的研究热点之一。然而，对铟-有机孔材料的异金属化研究尚待开发。本项目对铟-有机孔材料的异金属化开展深入研究，探索异金属对铟-有机材料在气体存储、离子交换、催化、发光和磁学等方面的性能影响，具体研究包括: 1)探索在铟-有机材料的孔壁上植入金属(簇)离子来对骨架进行功能化修饰的合成方法，并研究植入的金属（簇）离子对材料性能的影响；2)探索在铟-有机材料的孔道内引人金属-氧簇的合成方法，并研究主客体相互作用对材料性能的影响；3)探索异金属离子与铟离子协同成簇进而构筑铟基异金属簇-有机孔材料的合成方法，并研究新材料的相关性能。本项目是一项基于当前及未来可持续发展面临的环境和能源等需求的前沿基础研究。

异金属有机复合结构材料具有迷人的结构多样性，可以呈现出丰富的物理化学性质。设计合成新颖的异金属有机复合结构是当前合成化学的一个研究热点。本项目对尚未广泛开展的铟基异金属有机材料进行了合成探索和性质表征，同时结合实验发现和结果拓展了一类新颖性的异金属氧簇有机复合结构材料的合成与性质研究。主要获得成果包括：1）对铟-有机孔材料的异金属化开展深入研究，探索了碱土金属对铟-有机框架在气体存储方面的影响；２)探索了铟氧簇和过渡金属氧簇的自组装反应，获得了两类新颖的基于铟氧簇和铜碘簇构建的复合簇有机框架结构材料；３)获得了一系列新的铟-有机框架结构和过渡金属-有机框架结构，并研究了它们潜在的磁性和发光性质；４)获得了一类具有独特的具有＂结构记忆＂功能的金属配合物，研究了其对异金属的捕获而引起的结构及性质变化；5）发现了一类前所未有的集s,3d,4d,5d和4f金属于一体的巨型高核异金属氧簇及其拓展的三维结构材料，研究了这类材料的变温荧光性质。