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近年来随着纳米材料科学、功能材料科学和超分子材料科学等学科的交叉渗透和迅猛发展，设计合成新型的多金属氧酸盐超分子变色材料和研究其结构、性质及变色机理具有重要的理论意义和应用价值。
本文以光致变色材料和热致变色材料的合成、结构与性质的研究为主线，通过水热法和溶液法制备了一系列含氮有机分子多金属氧酸盐的超分子化合物。解析了它们的晶体结构并研究了它们的光致变色与热致变色性质。采用低温固相反应法制备了具有变色特性的纳米氨基酸多金属氧酸盐。主要研究结果如下：
利用水热合成法制备了乙二胺三钼酸盐晶体，发现乙二胺三钼酸盐不仅具有光致变色性质，而且具有热致变色性质。在365 nm的紫外光照射下乙二胺三钼酸盐的光致变色样品呈红棕色，而热致变色样品在180～250℃之间为蓝黑色。紫外一可见漫反射光谱被用于表征它们的变色性质。FT-IR和XRD的结果确定着色后的样品其晶体结构和钼氧阴离子的骨架不改变，只是发生了轻微的畸变。一系列的光致变色样品和热致变色样品的ESR谱分别保持着各自特征，但二者有明显的差别，这反映出该化合物的热致变色机理与光致变色机理可能有所不同。这一现象是被首次发现和提出的。
利用水热法成功地合成了1，6-已二胺三钼酸盐及四钼酸盐超分子化合物。单晶X-射线揭示出1，6-已二胺三钼酸盐是一个新的超分子化合物，在它的晶体结构中，平行于a轴的新的无限链[Mo3O10]2-是由扭曲的MoO6八面体通过共边和共角连接的。质子化的已二胺阳离子占据着由无限链[Mo3O10]2-形成的隧道，它们之间以较强的氢键相互作用，形成了一维网络结构。我们发现这两种晶体均展示了新颖的光致变色与热致变色性质。我们利用FTIR、XRD、ESR和XPS对它们的变色性质进行了研究与探索。
选用4，4-联吡啶这种线状双基刚性配体，利用水热法合成了两种4，4’-联吡啶多金属钼酸盐晶体：一种是化学式为C1H12Mo7N2O23化合物，另一种是化学式为C10H12Mo3N2O11化合物。测定了前者的晶体结构。两种晶体同样地展示了光致变色和热致变色性质，但后一种化合物有着明显比前一种化合物敏感的光热变色性质。ESR谱揭示出在UV光照射和加热的条件下，两个化合物中的Mo(Ⅵ)原子均能被还原成Mo(V)原子，但仅后一种化合物通过光热着色后有自由基产生。这是否是造成二者光热变色性质差别的原因，有待于今后更深入的研究和探索。
利用水溶液法成功地合成了氨基酸多金属氧酸盐晶体。晶体结构分析表明：组氨酸硅钨酸盐基本结构单元由一个[SiW12O40]4-多阴离子和两个质子化的[H2His]2+有机阳离子靠两个氢键相互作用组成。这个化合物展示了一个新颖的三维网络结构。脯氨酸硅钨酸盐的晶体结构正在解析中。在光照或加热后，这两个化合物的颜色由白色变为蓝色。利用FTIR、XRD、Raman和ESR研究了它们的光热变色性质。
将低温固相化学反应制备纳米材料的方法应用于纳米氨基酸多金属氧酸盐的制备，选取Silverton型多酸与多种氨基酸反应合成了系列纳米氨基酸.杂多酸电荷转移化合物。苏氨酸((HThr)7PMo12O42·4H2O)磷钼多酸盐为形状不很规则的二维纳米片，酪氨酸磷钼多酸盐((HTyr)7PMo12O42·5H2O)为一维纳米棒，丝氨酸磷钼多酸盐((HSer)7PMo12O42·5H2O)和谷氨酸磷钼多酸盐((HGlu)7PMo12O42·4H2O)为零维纳米粒子。有机给体氨基酸的结构对Silverton结构杂多化合物的形成起模板剂的作用，从而导致形貌的差异。在紫外光照射下，这些化合物会从白色变成蓝色，且对光比较敏感。