無機簇與簇雜化物的合成及其自組裝結構的研究.pdf

1、近年來，新型雜化材料和納米復合材料的研究和發(fā)展在材料化學中已成為最為廣闊的研究領域，其主要原因是單一的材料不能滿足現(xiàn)代科學技術對材料功能方面的新需求，而雜化及復合的方式能夠將不同傳統(tǒng)材料的優(yōu)異性質相互結合，展現(xiàn)出誘人的新功能以滿足新的需求。一般雜化材料是由無機和有機兩種組分通過物理或化學的方法復合起來。然而對于雜化材料的合成存在一個很大的挑戰(zhàn)，只有兩種組分在較小尺寸級別的復合才能避免宏觀的相分離從而使雜化材料優(yōu)異的性能及功能得以彰顯。一

2、種有效的解決上述問題的方法是將有機和無機組分在分子或納米級別通過共價鍵的方式連接起來，這既能實現(xiàn)小尺度級別的雜化，同時共價的引入可以避免宏觀相分離的產生，這是本研究工作課題提出的出發(fā)點。
　　 多金屬氧簇(Polyoxometalates，簡稱POMs)是一類由前過渡金屬元素(M=V,Nb，Ta，Mo，W)的最高價氧化態(tài)通過氧連接而成的一類具有明確結構的陰離子簇合物，幾何尺寸為1 nm左右，在催化、醫(yī)藥、光、電、磁等領域均顯示出

3、了誘人的應用價值。T8型倍半硅氧烷(Polyhedral Oligosilsesquioxane，POSS)為另一類由有機和無機基元雜化形成的分子簇合物，內核為結構類似SiO2的硅氧籠狀正方體，外殼為正方體八個頂點硅原子上有機取代基，三維尺寸為0.5～3nm，獨特的籠狀結構及穩(wěn)定的性質使其在介孔材料、樹脂交聯(lián)、催化等領域具有廣泛的應用。本研究工作將具有功能性的Wells-Dawson型POM和POSS作為雜化分子的構筑單元，通過有機小分

4、子修飾及“點擊化學”的方法精確的將一個POM分子同兩個POSS分子連接起來合成目標簇與簇雜化分子POSS-POM-POSS。
　　 合成雜化分子的目的是在于材料方面的應用，而自組裝是連接雜化分子與材料之間的橋梁，即通過“自下而上”(“Bottom-up”)方法實現(xiàn)雜化分子到雜化材料的轉變。影響雜化分子組裝的因素很多，其中分子的組成及拓撲結構起決定性的作用，為此，我們設計了這類形狀兩親性的三嵌段納米簇分子。由于POM和POSS兩嵌

5、段無論在形狀還是物理化學性質都具有很大差異，具有高度的不相容性，通過合適的組裝方式必定會形成類似于傳統(tǒng)兩親性嵌段聚合物所形成的超分子結構。本文通過廣角X射線衍射、透射電子顯微鏡和Langmuir-Blodgett膜技術等方法研究了雜化分子POSS-POM-POSS在界面及溶液中所形成的超分子結構，系統(tǒng)的探討了溶劑、組裝方式等因素對超分子結構的影響，闡明了分子結構、組裝方式及材料性質三者之間的內在聯(lián)系。本研究獲得的結果對未來發(fā)展新型的雜化