全金属芳香性团簇的精准合成

The research on all-metal aromaticity is one of the hot pot in the field of coordination chemistry and theoretical chemistry at present, which is the important foundation of understanding the relationship between molecular structures and application properties. Precision synthesis of intermetalloid clusters can improve the development of cluster-assembled materirals. And the intermetalloid cluster-assembled materials have wide application future. This project will be committed to prepare a number of new intermetalloid clusters with special aromaticities such as hollow icosahedral [Sn12]2-, [Pb12]2- and all-metal aromatic sandwich compounds using solid inorganic chemical and organometallic chemical synthetic method with theoretical guidance. The chemical stability, aromaticity and relationship between molecular structures and application properties will be deeply studied by theoretical calculations to develop the aromatic theory. Moreover, attempts will be made to synthesize new mesoporous material through assembling the intermetalloid clusters as building blocks, which will be further used as new carriers of noble metal catalyst and to catalyze some new reactions.

全金属芳香性是目前配位化学和理论化学领域新兴的研究热点之一，是理解全金属团簇结构与性能之间关系的重要基础。全金属团簇的精准合成，是实现以全金属团簇为建筑单元，组装新型功能复合材料的前提条件，具有广泛的应用前景。本项目拟采用固体无机化学和有机金属化学的合成方法，基于理论化学的指导，通过系统的实验条件摸索，力争合成出一系列本领域内的热点化合物，主要包括中空的全金属芳香性锡球烯[Sn12]2-、铅球烯[Pb12]2-和全金属三明治类化合物等；结合理论化学计算，深入探讨上述全金属团簇的化学稳定性、芳香性特征和构效关系，进一步丰富和发展芳香性理论，拓展对金属—金属键作用的理解和认知；进一步以全金属团簇为建筑单元，尝试组装介孔材料，并以其负载贵金属催化剂，研究其催化性能，促进全金属团簇应用的发展。

本项目执行期间，围绕全金芳香性团簇的合成课题，进行了大量的实验研究，设计合成了系列基于IV/V/VI族全金属团簇，系统的开展了IV/V/VI族全金属团簇的合成与性能研究工作，取得了系列科研成果，主要包括:.（1）制备了Co内嵌的三元全金属团簇，发掘了[M@E9]x-簇的作为组装单元，构建多元全金属团簇的潜力。.（2）制备了Co内嵌的锗球烯，通过理论计算预测了该类锗球烯形成三明治结构的趋势。.（3）制备了内嵌Au的铅球烯[Au@Pb12]3−，探究了铅球烯的多中心离域电子键本质，为制备铅球烯和锡球烯奠定理论基础。.（4）开发了一种简便易操作且高效的羧酸盐驱动的组装策略，制备了基于杯芳烃的具有结构依赖性产氢能力的钛氧簇{Tix-TBC[8]-Tix} (x=4,6,10)。.（5）制备了二茂铁功能化的钛氧簇{Ti22FC4}，该类材料在氨氧化偶联反应中具有良好的光催化活性。.（6）制备了一系列可见光响应的低维碲纳米材料，包括碲纳米线、碲纳米棒和碲量子点，其中，碲量子点是一种可以循环再利用的光催化剂。.（7）制备了一系列近红外光响应的碲基纳米材料，测试了其良好的生物安全性，并开发了其抗菌和抗肿瘤功效。.（8）通过超声辅助法和液相剥离法，制备IV/V/VI A 族单元素二维纳米材料，探索了其光热、光声、光动力学特性，并成功地应用与肿瘤的诊断和治疗领域。.项目执行期间共发表SCI路论文15篇，包括Bioactive Materials，Chem. Res.，Nano-Micro Lett.，J. Nanobiotechnol.，Inorg. Chem.，Chin. J. Chem.，Inorg. Chem. Front.，Chem. Commun.等国际著名学术期刊，授权专利1项，申请专利1项，培养博士研究生2人，硕士研究生5名，参加国内学术会议4次。