配合物嫁接的具有"二合一"功能的纳米复合材料

将多种材料融合在一个纳米级实体中形成的多功能、多用途的纳米复合材料已成为纳米材料发展的一个重要方向，也是纳米科技发展的新的领域。本项目首次提出在胶体纳米材料表面嫁接功能配合物壳层的方式获得具有多功能的水溶性纳米复合材料。首先，该壳层一方面能与材料表面直接键合而形成稳定保护层，另一方面配位聚合物外层存在的大量羧基、氨基及所带电荷能使纳米复合材料均匀、稳定地分散在溶液中；其次这种新型的无机物/配位聚合物（核/壳）体系不但具有无机纳米材料本身的性质，而且也融合了配位聚合物的性能。. 本项目主要选取稀土离子与羧酸类配体形成具有荧光或磁性的配位聚合物作为壳层，选取磁性含铁氧化物，金纳米颗粒，量子点作为内核通过表面配体交换或原位成键方式得到纳米复合材料。通过本项目开发的磁-荧光，磁-电等"二合一"功能的纳米复合材料有望应用于生物组织成像、分析、分离或临床诊断等生物医学领域。

金属配合物嫁接的纳米材料作为一类新型纳米复合材料开始受到关注。这类材料不仅能够具有纳米材料的特点，而且经过配合物表面修饰后可以获得了新的功能，或者经过两者协同作用而增强其原有功能。本项目合成一系列新的配合物嫁接的新型纳米复合材料，通过过核磁共振波谱法、XRD、FT-IR、Raman、电子衍射等表征其化学组成，通过SEM、TEM观测其尺寸、形貌结构并研究了所获新材料的热稳定性、电化学、光学、电荷传输或杀菌性能。.　　首先，我们采用不同合成方法，获得了一系列金属、氧化物、硫化物、碳化物纳米材料，系统地研究了所得纳米材料的结构、性能、生长机理及其结构-性能间的构效关系：获得了不同尺寸的氧化亚铜纳米立方体及六脚棒，探讨其生长机理并研究其光学性质；获得了不同形貌的锰氧化物纳米材料，研究其电化学性能，探讨结构与其电化学性能间的关系；系统地研究了不同反应条件下,（001）为主要晶面的二氧化钛纳米片的合成、结构，探讨了模拟太阳光催化下水解制氢和光降解水中有机污染物的能力和不同晶相间的协同效应；研究了真空热处理后二氧化钛纳米颗粒的晶格缺陷、自由基浓度对光催化水解制氢和光降解有机燃料催化活性的影响；此外利用拉曼光谱还研究了金红石相及锐钛矿/金红石混相二氧化钛各向异性的激光热效应；优化了SiC纳米颗粒光催化水解制氢的最佳条件；获得了大量制备不同尺寸的纳米级Ag单质的制备方法，将其用作杀藻剂并开发出一类防海洋微生物附着的新型丙烯酸防污涂料；制备了PtCu纳米合金、不同发光波长的硫化物和碲化物等功能材料，用于金属配合物的嫁接。.　　其次，我们合成了含有多巴胺、巯基和羧酸基等为端基的几个新的有机配体及其与过渡金属离子和镧系金属离子的配合物，研究了配合物及其嫁接到纳米材料表面形成的新复合材料的性质：将铽配合物嫁接到磁性纳米颗粒表面,获得了新纳米复合物同时具有发光和磁性,但荧光强度比溶液中有较大下降; 使用简单的水热法合成了[CuSCH3]配位聚合物纳米线,该纳米线有良好结晶性,毫米级长度和超高长径比,导致其具有好的热稳定性和比其他合成法得到的产物高出几个数量级的超高电荷传输速率；将含Cu（II）配合物嫁接到纳米Ag表面，所得纳米材料的抗菌活性得到提高; 还研究了其他配合物及其纳米复合材料..　　总之，我们开发了一种制备核/壳结构的金属配合物基多功能纳米复合材料的新方法.