以纳米尺寸的多酸建筑基元组装具有蛋白质尺寸的新型功能材料

利用纳米尺寸的多酸作为建筑基元组装具有蛋白质尺寸的金属氧簇化合物，已成为生物仿生，分子磁体，分子识别及纳米器件等研究领域被广泛应用的重要"载体"，现不仅是金属氧簇化学发展的新生长点之一，而且成为金属氧簇化学通往"合成生物学"的桥梁。此类化合物的研究预示着功能型高核金属氧簇的自组装材料在未来几年将是合成化学家、配位化学家和材料学家关注的焦点之一，并且将逐渐为诸多交叉研究领域的发展提供新的研究动力。多金属氧酸盐（多酸）由于具有活泼的端氧和桥氧，亲核富氧表面，以及多样可控的结构类型，可作为一种出色的万能组装基元来构筑具有蛋白质尺寸的新功能材料。本课题以各种纳米尺寸的多酸为建筑单元，设计合成一系列结构新颖的具有蛋白质尺寸的高核金属氧簇，探讨这些金属氧簇自组装体的形成条件与合成规律，分析新型自组装材料结构和功能特性间的关系，研究它们在太阳能电池、生物仿生、吸附、磁性和荧光材料等方面的应用。

利用纳米尺寸的多酸做建筑基元组装具有蛋白质尺寸的金属氧簇化合物为催化、吸附、分子识别、磁性材料、纳米材料及生物仿生等领域提供重要研究“载体”。尤其是以功能为导向的新型高核簇自组装材料设计合成正成为合成化学家和材料学家关注的热点。多酸由于具有多电子、富氧的表面，以及多样可控的结构类型，可作为一种出色的组装基元构筑能够达到蛋白质尺寸的高核簇功能材料。本项目基于这一理念，设计合成系列新型高核金属氧簇功能型自组装材料：包括 (i) 以我们前期报道的手性{Fe28}轮型簇为构筑基元组装而成的系列高核铁簇聚集体，并发现该类高核簇在溶液中的特殊自组装行为；(ii) 针对光催化分解水产氢功能设计合成一系列新型高核铌氧簇聚集体；(iii) 设计合成新型多酸基磁性簇合物及单分子磁体；(iv) 针对吸附、离子交换和非均相催化等功能设计合成新型多酸基高维无机聚合物网络。在此基础上探讨了上述自组装体的形成条件和合成规律，解释了各组装体结构与功能间的内在关系，提出了采用多酸构筑基元自组装大尺寸功能材料的设计合成新路径。本项目共发表SCI/SCIE论文17篇，其中超平均影响因子论文11篇。出版学术专著2部，获教育部自然科学一等奖1项，吉林省自然科学学术成果奖1项。曾受邀参加国际学术会议3次，国内重要学术会议9次，并做学术报告。项目负责人李阳光获2013年教育部新世纪优秀人才计划资助；项目组成员王新龙获2013年国家自然科学基金优秀青年基金资助；张志明获得2013年全国优博论文提名奖。