六核镍取代钨-氧簇的合成开题报告

金属-氧簇合物(Metal-Oxo Clusters)又称之为多金属氧酸盐(Polyoxometalate,POMs),有多种多样的、奇特的结构,它的物理化学性质具有特异、优越的特点


1、选题的意义及研究状况:

意义:金属-氧簇合物(Metal-Oxo Clusters)又称之为多金属氧酸盐(Polyoxometalate,POMs),有多种多样的、奇特的结构,它的物理化学性质具有特异、优越的特点,如质量、大小、电子传输/储存、热力学稳定性等方面,使其在众多研究领域中如纳米材料、固体酸催化,磁学材料、非线性光学材料、生物和医药化学等方面都有着广泛且重要的应用,其中钨-氧簇合物的研究最为受宠。 过 渡 金 属 取 代 型 金 属 - 氧 簇因兼有过渡金属离子和金属-氧簇两方面各自的优点,控制反应条件,引进带各种性能的过渡金属以及其不同的数目,可对现有的、常见的无机金属-氧簇块进行无机组分上的修饰和光、电、磁等性质的改良,对其在材料方面尤其在磁性、非线性以及催化方面的潜在应用有着十分重要的意义。

研究现状:金属-氧簇化学在经历了许多年的发展后,因其丰富的结构类型及在催化、医药和功能材料等领域的广泛应用,已经成为原子簇化合物中的重要一族。 1826 年,J. Berzeriu 成功合成了第一个杂多金属氧酸盐—12-钼磷酸铵(NH 4 ) 3 PMo 12 O 40 ·nH 2 O [30] ,虽然当时并没有确定它的结构,但是,他的工作把人们引入了一个新的化学时代:多酸时代。1983年,美国的Pope和德国的Müller教授等提出用金属-氧簇作为描述多酸的整体概念,为广大多酸化学研究者所接受,因而这一概念的引入扩大了多酸化学的研究范畴。六核镍型的NiSTs主要分为三种类型,一种是夹心的按镍离子数目3-3排列的,一种是夹心的六个镍离子成空心环状排列的,最后一种是加帽的1-2-3排列的平面六核镍簇。 2012年,河南大学赵俊伟课题组报道了一例夹心型的六核镍簇,哈尔滨师范大学周百斌课题组则报道了一例基于{As III W 9 O 33 }簇块的夹心型六核镍簇。

2、主要内容、研究方法和思路:

本实验室是在水热条件下,在查阅金属-氧簇水热合成方面文献基础上总结出来的 “缺位位点导向合成” 思想为指导,引入各种有机胺、脂肪羧酸和三羟甲基有机配体(Tris)等螯合配体作为结构稳定剂在水热条件下能稳定缺位钨-氧簇与现场形成的过渡金属簇构建的中间体并使其结晶析出完成的,经过大量的实验探索,最终合成了同构的有机胺不对称官能化的{Ni 6 Si IV W 9 }。

方法:通过调控钨-氧簇块、过渡金属离子和有机胺的比例,以调控无机-有机杂化的TMSTs的结构和有机组分比例,并在原有的TMSTs中的手性源基础之上, 通过创造性地引入非手性的氨基酸和手性氨基酸配体,考察了有机胺、脂肪酸配体、氨基酸、Tris配体、缓冲溶液浓度、离子强度以及反应时间的影响,合成了六核镍取代钨-氧簇合物,成功地在水热条件下对TMSTs进行可设计的、多重的和可控的不对称共价有机官能化,为手性金属-氧簇(Chiral Metal-Oxo Clusters)的水热合成提供了简单便捷的可控手性化途径,进而为其光、电、磁等性质的提升和改良及其材料化进程提供实验合成基础。

3、准备情况:

参考文献

(1)杨国昱. 氧基簇合物化学[M]. 北京: 科学出版社, 2011, 1-942.: