纳米超分子与功能材料

项目批准号：29890210、29825103

洪茂椿，赵颖俊，苏伟平，曹荣
结构化学国家重点实验室，中国科学院福建物质结构研究所

　　通过自组装与模板导向组装等方法设计合成了一些特殊的有机桥联配体并与金属离子自组装成各类纳米级超分子笼、金属纳米线和具有纳米孔洞的零维、一维、二维或三维超分子化合物。特别是把具有氧化还原活性的金属引进这类化合物的框架，寻找新一代的高效和高选择性的工业催化剂。通过有机桥联配体与金属离子的协同作用和结构调控，自组装各类具有纳米孔洞的分子笼子和一维、二维或三维的金属--有机复合聚合物材料。研究它们的自组装规律、空间结构、电子结构及其物理化学性能，探索空间结构与性质和性能的关系规律，寻找这类聚合物在生物工程与功能材料等领域中的应用。

● 主要研究成果与重要进展

（1） 纳米金属分子笼（nanometer-sized metallomolecular cage）的合成，结构和性能研究。考虑有机桥联配体与金属离子的协同作用和结构调控，我们设计合成了一种含有机硫和氮的三齿桥联配体tpst, 其中的吡啶环与中心隔离体通过柔性的硫醚联结. 通过tpst 配体与两价的镍、钯或铂离子自组装反应，我们成功地构筑了具有O_h 对称的立方体金属-有机笼子[Ni₆(tpst)₈Cl₁₂]，其笼内体积超过1000A³，可以同时容纳多种离子和溶剂分子(图1)。该笼子在100°C 下稳定并有12 个较大的可变的窗口，可以让小分子进出笼子。

（2） 金属-有机纳米管的合成，结构和性能的研究.

　　这一方面的研究工作主要集中在合成合适的有机配体设计合成孔洞大小和形状适宜的复合聚合物。我们最近把tpst 配体和一价的金属离子进行逐步组装，制成了一种具有纳米级管的一维聚合物[Ag₇(tpst)₄(ClO4)₂(NO3)5]_n(图2)， 管中可以同时容纳离子和小分子。这是目前唯一的一种具有金属-有机的纳米管的一维聚合物。

（3） 金属纳米线和金属-有机纳米板的合成和结构

　　最近我们还设计合成了一些金属纳米线、金属-非金属纳米线和金属有机纳米板，应用结构化学研究手段，研究它们的自组装规律、空间结构、电子结构及其物理化学性能，探索空间结构与性质和性能的关系规律。这些纳米材料包括：

● 代表性论著

(1) Maochun HONG,* Yingjun ZHAO, Weiping SU, Rong CAO, Makoto FUJITA, Zhongyong ZHOU, Albert S. C. CHAN, A Silver(I)
　 Coordination    Polymer Chain Containing Nanometer-sized Tubes with Anion and Solvent Molecule Guests, Angew. Chem. Int.
　 Ed., 2000, 39, 2460-2462.

(2) Weiping SU, Maochun HONG,* Jiabao WENG, Rong CAO,* Shaofang LU， A Semiconducting Lamellar Polymer
　 [Ag(C5H4NS)]n withGraphite-Like Array of Silver(I) and Its Analogue with Layered Structure， Angew. Chem. Int.
　 Ed., 2000, 39, 2911-2914.

(3) Maochun HONG,* Yingjun ZHAO, Weiping SU, Rong CAO, Makoto FUJITA, Zhongyong ZHOU, Albert S. C. CHAN, A
　 Nanometer-Sized Metallosupramolecular Cube with Oh Symmetry, J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 4819-4820.

(4) Maochun HONG,* Weiping SU, Rong CAO, Makoto FUJITA, Jiaxi LU Assembly of Silver(I) Polymers with Helical and Lamellar
　 Structures,z Chemistry, Eur. J., 2000， 6, 427-431.