作者:李杰 来源:科技日报 发布时间:2017/2/17 10:44:33
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记“氧基簇合物的设计合成与组装策略”项目

氧基簇合物的设计合成与组装策略项目负责人杨国昱

氧基簇合物是由金属或非金属与氧结合形成的金属氧合团簇或非金属氧合团簇,它是化学和材料科学的重要前沿,已应用到催化工业、医药和功能材料等领域。然而,与有机合成方法学比较,氧合团簇的合成方法有限,其合成存在一定的盲目性。

因此,发展新的合成方法学,探索不同属性氧合团簇的设计合成与组装规律研究,不仅对合成化学与结构化学的发展具有重要科学意义,而且对合成特定性能的功能材料具有指导作用。

基于此,中国科学院福建物质结构研究所为主要完成单位,杨国昱、郑寿添、孙燕琼、张漫波、程建文为主要完成人的“氧基簇合物的设计合成与组装策略”项目聚焦氧合团簇的设计合成与组装这一基本科学问题,在过渡金属氧合团簇、稀土氧合团簇及主族金属氧合团簇等领域提出了相应的设计合成与组装策略并成功实施。

项目在过渡金属氧合团簇化学领域:建立了缺位取代金属氧簇的水热合成方法,将缺位取代反应由“水溶液合成”拓展到“水热合成”;提出了缺位点结构导向思想,同时,提出了簇-有机骨架的概念;创新性、系统性地研究了钒氧簇笼上的第二取代反应,不仅丰富了金属氧合团簇的取代类型,而且因第二金属的引入,进一步强化了钒氧团簇的功能。

项目在稀土氧合团簇化学领域:提出螺旋管的构建策略,设计合成了系列稀土(羧基)氧合团簇构建的稀土—有机螺旋管,当第二配体存在或第二配体与第二金属同时存在时,仍可构建系列螺旋管;提出协同配位策略,不仅实现了两种有机配体间的协同配位,而且实现了无机配体与有机配体间的协同配位,合成了系列稀土氧合轮簇层与过渡金属簇单元或轮簇层构建的簇—有机骨架。上述工作不仅在配体和簇单元间提供了一些新颖的配位模式,而且在构筑拓展孔状无机固体方面提供了一些新的指导。

项目在主族金属氧合团簇化学领域:首次以有机结构导向剂合成了基于六核锗氧环簇层与二核铟氧簇链构建的12—元环大孔锗酸铟;首次以配合物为结构导向剂合成了具有蓝光发射的24—元环超大孔锗酸镍,发现金属键可存在于含水含氧的温和水(溶剂)热条件下合成的锗酸盐中,打破了以往金属键只存在于无水无氧环境下的苛刻条件限制;提出自聚合与诱导聚集成簇思想,在水热条件下合成了系列高核稀土锗氧团簇—有机骨架。进一步通过第二配体的空间位阻调控,不仅使骨架由致密到空旷,而且实现其功能化,为温和条件下合成稀土锗氧团簇提供了重要参考。与熔盐法比较,温和水热法填补了高核稀土锗氧团簇合成方法上的空白,解决了锗源与稀土源在温和水热条件下的反应瓶颈问题。

功夫不负有心人。项目在氧合团簇化学领域取得了系列自主创新性成果,形成了独特的氧合团簇化学研究体系,推动了氧合团簇化学的发展;提出的相关学术思想,如缺位导向、缺位协同导向、导向组装、配体诱导、协同配位及自聚合与诱导聚集等,不仅为今后工作打下基础,而且被国内外同行在Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.及Coord. Chem. Rev.等期刊中多次引用和高度评价,部分成果“氧基簇合物的设计合成及性能”获2010年福建省自然科学一等奖,项目荣获了2016年度国家自然科学二等奖。

团队在科研上永攀高峰。项目在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc. 及Chem. Soc. Rev.等期刊上发表的20篇主要论文被他引2700余次。8篇代表论文被他引1450余次,单篇最高他引390余次。应邀在徐如人先生等主编的《Modern Inorganic Synthetic Chemistry》中撰写第11章;应邀为Chem. Soc. Rev.及Chem. Rev.撰写综述各1篇;应科学出版社邀请主编《氧基簇合物化学》专著1部。多次在国内外学术会议上作大会及邀请报告。

项目在人才团队建设上结出了丰硕的果实。培养青年人才60余人,其中多名研究生获各类冠名奖。项目负责人获长江学者、国家杰青、国务院政府特殊津贴专家、百千万人才工程国家级人选、中科院优秀研究生指导教师奖、中科院朱李月华优秀教师奖及卢嘉锡优秀导师奖等。项目第二完成人入选国家青年千人计划及闽江学者等。

 
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