在合理实验条件下,采用无机、有机及配合物阳离子为模板剂,探索将硼-氧簇与锗-氧簇有效结合并使有机模板剂在晶化过程中稳定存在及协同作用的条件,同时对获得的具有空旷骨架结构的硼锗酸盐化合物的热稳定性、吸附及离子交换等性质进行研究。对获得的具有非对称中心的硼锗酸盐的二阶非线性光学性质进行研究,期望获得良好的二阶非线性光学材料。系统地总结合成反应规律、模板剂与结构及结构与性能间的关系。该课题作为合成化学的前沿,必将推动结构化学、固体化学、分子筛化学及材料科学等学科领域的发展,并为寻找新型的功能材料打下基础,具有十分重要的意义。
在无机阳离子及有机胺模板条件下,合成了系列基于锗-氧簇、硼-氧簇及硼-锗-氧簇单元构建的锗酸盐、硼酸盐及硼锗酸盐微孔材料,研究了它们的热稳定性、离子交换性质及二阶非线性光学性质等。首次将硼-氧簇与锗-氧簇有效组合构建了新型的十二元大孔环硼锗酸盐材料;首次在微孔材料中发现了金属键及构建了二十四元环超大孔锗酸盐;此外,还拓展了本课题的研究内容,如在稀土-氧簇化学领域,首次实现纳米尺寸的十四核稀土-氧团簇与过渡金属簇的有效组合;首次提出"协同配位"的思想并成功合成了基于三十六核稀土-氧轮簇及十八核纳米稀土-氧轮簇单元构建的孔材料;首次构建三螺旋与双螺旋交织的螺旋管状稀土-有机孔材料等;在过渡金属-氧簇研究领域,首次提出"金属-氧簇的缺位位点可以做为结构导向剂,诱导第二金属聚集成簇"的思想并在该思想指导下,构建了系列新颖的取代型金属-氧簇和微孔材料,对这些化合物的磁性、催化及光学性质等进行了研究。该课题的研究对合成化学、微孔材料化学、金属-氧簇化学、固态化学及功能材料化学等均具有十分重要的意义。