金属有机笼状配合物的合成及其催化和传感性质研究

The development of supramolecular chemistry turned from a simple search for novel structure to the development of utilizing diversity structure, host-guest recognition ability and weak interaction to synthesize new materials and create new methods. Wherein, amounts of research focused on the study of supramolecular cages, bowls, calixarenes or rotaxanes, which have interesting features such as stereoselective catalysis, optical enhancement etc. In this project, we use triphenylamine as ligand skeleton to synthesize a series of tripodal ligands containing the functional groups like imidazole, benzimidazole, pyridine, etc. Then cis-protected palladium salts are reacted with above ligands to assemble the corresponding cage-shaped, bowl-shaped functional complexes with large cavity. Suitable organic reaction system would be chosen for the study of the catalytic reactions using these complexes, such as cycloaddition reactions. We will try electrochemical or optic means to induce the product to leave the cavity of the supramolecular, forming a recyclable catalytic. In addition, relying on the specific host-guest indentification ability and optical enhancement of such supramolecules, selected marker molecules wrapped into these cavities would be good identification sensor for some toxic substances such as NO, formaldehyde, benzene formaldehyde. Molecular simulation methods will be applied to predict and explain the nature of their characteristics on catalysis and sensing. Efficient catalyst with high selectivity and sensors with high sensitivity are the goals of this project. This study will explore the application of supramolecular chemistry in the fields of catalysis, sensing.

超分子学科的发展已经从单纯的寻找新颖的结构转向到利用超分子的结构多样性、主客体识别、弱相互作用等特点发展新材料、新方法，其中立体选择性高、催化性能好的超分子笼状、碗状等功能配合物一直是研究热点。本项目以三苯胺为配体骨架，合成一系列含有咪唑、苯并咪唑、吡啶等官能团的三脚架型配体，以这些配体和顺式保护的钯盐进行组装反应，构筑具有特定几何形状和功能的笼状超分子配合物。选择合适的有机分子反应体系进行催化反应研究，采用电化学、光学手段诱导产物离开超分子空腔，形成催化循环。另外，利用超分子体系特有的主客体识别能力，选择标记分子包裹在空腔中，以此为传感器识别NO、甲醛、苯甲醛等有毒物质。应用分子模拟方法研究配合物结构与其催化、传感性质之间的构效关系，为超分子化学领域的分子反应器件和分子传感器研究提供理论和实验依据。

合成以三苯胺为骨架且含有咪唑、苯并咪唑、吡啶等官能团的三脚架配体，以这些三角架配体和钯盐进行组装反应，得到相应的笼状、碗状等配合物。选择合适的有机分子反应体系进行催化反应研究，采用电化学手段诱导产物分子或离子离开超分子空腔，实现可循环的催化反应。另外，利用超分子体系特有的主客体识别能力，选择或设计标记分子，将这些识别分子包裹在空腔中，以此为传感器识别如NO、甲醛、苯甲醛、二氧化硫等毒性物质。探索了超分子化学在分子催化、分子传感等领域的应用，得到高选择性、高效的反应的催化剂，得到高灵敏度的分子传感器。.合成一系列含有咪唑、苯并咪唑、吡啶等官能团的有机配体，水热合成了57个金属配位聚合物，研究它们的结构、性质和构效关系，分析了金属离子、有机羧酸、辅助配体以及平衡阴离子等反应条件对配合物结构和性质的影响。通过高温煅烧可制得不同的纳米多孔材料，研究它们作为电极材料在超级电容器和电催化方面的应用。.设计并合成了四个基于四苯基乙烯类有机配体，利用四种有机配体和金属盐，分别与不同的辅助配体在水热条件下反应，得到25个结构新颖的配合物，对它们进行了元素分析、红外光谱分析，并利用X-射线衍射测定了它们的单晶结构，研究了它们的聚集诱导荧光效应。.合成了一种厚且致密的二维1T-MoS2量子膜，以2000mV/s扫描，不仅可以具有高的面电容0.63F/cm2，且体电容可达到437F/cm3，这个值比目前已知的类似的面电容值高出接近一个数量级，这归因于独特的电极结构，一种密度异常高的、窄且超短的用于约束离子传输的疏水纳米通道。密度泛函理论和从头算分子动力学模拟表明，亲水结构和纳米通道在超快离子的传输中起着至关重要。这项工作提供了一种利用剥落-碎裂-再堆积方法在厚而密形成离子快速传输通道的策略，为在密度高、厚度大的薄膜储能和过滤应用提供可能。