具有铁电磁功能性的配位聚合物的合成、结构和性能研究

配位聚合物的设计合成、晶体结构和铁电磁功能性质是当前配位化学新的重要研究课题。本项目将探索配位聚合物的分子设计策略，合成有机配体，组装结构新颖的配位聚合物。采用磁性簇单元构筑配位聚合物，研究磁耦合和单分子磁体等性质。采用手性配体合成结构新颖的具有手性空间群和极性点群的配位聚合物，研究它们的铁电、压电、光倍频等功能性质。组装微孔配位聚合物，研究对极性客体分子的吸附性能，寻找具有铁电/铁磁复合性质的铁电磁材料。研究配位聚合物的结构和电磁功能性质间的构效关系，发展分子基功能材料。

配位聚合物的设计合成、晶体结构和铁、电、磁功能性质是当前配位化学的重要研究课题。本项目通过分子设计合成，合成出多种刚性和柔性的多元羧酸、氮杂环配体，得到二百余种新的过渡金属和稀土金属配位聚合物，研究了配位聚合物的分子设计策略，提出了采用DMF-H2O溶剂（不加碱）水热合成羧酸配位聚合物的普适方法。采用红外光谱、元素分析、粉末X-射线衍射、热重分析等方法表征了这些配位聚合物的组成和结构。. 使用单晶X-射线衍射结构分析方法确定了二百余个配位聚合物的晶体结构，许多配位聚合物具有新颖的结构，如具有多孔和笼状结构，呈现穿插、缠绕、类锁烃现象和多种拓扑结构。测定了几种多孔配位聚合物对氮气、氢气、二氧化碳、甲烷等气体的吸附作用，以及对硝基苯衍生物、农药等物质的荧光淬灭和传感性能。. 采用磁性簇单元构筑多系列配位聚合物，测定了三十余种配位聚合物的变温磁化率，完成了磁化率的理论拟合，研究了它们的磁耦合性质和构效关系，观察到金属磁轨道的正交和重叠与铁磁性耦合和反铁磁性耦合的相关性。制备出具有单链磁体特性的TCNQ自由基配合物，得到一例具有磁自旋交叉和高导电性的双功能TCNQ配合物，导电率达到0.13 S cm−1。. 采用D-(+)-樟脑酸为手性配体，结合吡啶类、唑类、氮杂环羧酸、肟类辅助配体，设计合成了一系列结构新颖的配位聚合物，部分配位聚合物具有手性、压电、介电、非线性光学性质、吸附、发光等性质。三个配位聚合物具有较好的二级非线性光学性质，得到首例具有压电效应的手性配位聚合物[Mn2(D-cam)2(2-Hpao)4]n。用完全非手性的组份合成出两例手性配位聚合物[Cd(SO4)(4-abpt)(H2O)]n、[Cu7(4-bpt)6(CN)(H2O)]，并提出导致手性配位聚合物的不对称面概念(面手性)。. 研究成果发展了配位聚合物的分子设计合成策略，丰富了配位聚合物的手性、磁性、压电、介电、导电性、吸附、传感、发光、非线性光学等性质。部分成果已发表在23篇SCI论文中。