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具备结构的多种多样、性质可调的等优势的钛氧配位簇合物(polyoxotitanate,POTs)材料在光催化领域有着非常好的应用前景。钛氧配位簇合物当前存在的主要问题是化学稳定性较差和光吸收范围窄,从而限制了 POTs在光催化领域的实际应用。因此如何改善钛氧簇的稳定性和提高光催化活性是重要的研究课题和重大挑战。我们结合知识背景和研究经验,在充分的文献调研基础之上提出通过制备金属/非金属掺杂、染料敏化的POTs,我们将致力于如何制备POTs单晶,簇合物功能化及其构效关系的系统研究。通过本课题的研究,归纳总结出一般性合成规律,研究结构性质之间的关系,并实现经济高效的光催化应用。这些工作成果将会广泛引起人们研究POTs材料的兴趣,特别是在光催化方面。多孔液体材料有着无限的前景,制备合成多孔液体应用于气体吸附等研究将是一门重要的课题。通过对框架材料和离子液体的选择,得到高稳定、流动性、多孔性的多孔液体。为制备多孔液体提供更多可参考的例子。所取得的主要研究成果如下:1.我们提出了一种新的策略,即通过同时完全羧基配位和异金属掺杂的方法来改进钛氧簇的稳定性和光学吸收,并详细阐释了金属铟离子掺杂的异-钛氧簇(h-POT)的一种制备方法。[Ti12In6O18(OOCC6H5)30](POTi12In6)纳米团簇在酸、碱水溶液中都具有超高的稳定性。该纳米簇结构具有一个核心的壳体双轮结构和一个极性空腔。我们通过实验结果和理论计算确定了铟掺杂的钛氧簇具有半导体性质。在可见光照下,POTi12In6可以产生明显的光电流和可用于污染物的降解活性氧。在水体系中POTi12In6具备可见光下活性是一种新型催化剂。2.报道了一种新型的铜掺杂的[Ti5Cu4O6(OOCC6H5)16](表示为POTi5Cu4)钛氧簇,这种铜掺杂的钛氧簇的光吸收扩展至近红外光区,其在近红外光照下有着卓越的光热转换性质及光电流性质。这项工作为合成制备具有近红外光活性的金属离子掺杂钛氧簇开启新的窗口。3.我们制备合成的双金属掺杂钛氧簇单晶是通过溶剂热法得到的:Ti12In4Zn4O22(OOCC6H5)24、Ti12In4Co4O22(OOCC6H5)24 和Ti12Zn4Mn14O2C(OOCC6H5)24,这三个钛氧簇是同构的。通过掺杂不同的金属离子来调节钛氧簇的性质,得到的钛氧簇表现出不同光吸收范围。将这些钛氧簇用于二氧化碳的环加成实验,得知有锰掺杂的钛氧簇催化活性较高。4.离子液体作为溶剂和ZIF-8({Zn(mim)2｝,mim = 2-甲基咪唑)作为溶质的MOF基的多孔液体。在分散之前,防止ZIF-8纳米晶体的聚集在离子液体中通过增强ZIF-8和离子液体之间的相互作用形成稳定的ZIF-8胶体是至关重要的。合成的ZIF-8-[Bpy][NTf2]胶体可以保持几个月内稳定而不产生沉淀。[Bpy][NTf2]的离子尺寸大不能占据ZIF-8的孔,将ZIF-8的腔空出可以使客体分子进入。用正电子湮灭寿命光谱和于胶体中的ZIF-8吸附I2实验验证了该多孔液体系统的孔洞存在。基于MOF的多孔液体可以为液基材料的气体分离提供新的平台。