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多酸(POMs)具有结构、尺寸、组成等可调的特性,同时又具有良好的热稳定性、氧化还原能力、高质子酸性、良好的质子迁移能力及其独特的“假液相”反应场等特点。稀土元素独特的4f电子构型、长寿命的荧光活性,以及大量未成对的4f电子等特性,使其非常适用于制备分子基磁性材料,特别是稀土单分子磁体化合物。多酸基稀土衍生物由多酸和稀土组分进行配位组装而成,兼具多酸和稀土的性能优势,因此,在多酸化学、功能材料领域备受关注,并得到迅猛发展。基于此,将POMs与稀土甚至有机基团等多种功能成分进行组装,来构筑具有新颖结构、性能优良的多功能多酸基晶态材料,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。本文利用具有高反应活性的[As2W19O67(H2O)]14-、[P2W19O69(H2O)]14-和[P2W15O56]12-为前驱体并与稀土组装,通过调控反应物的种类、化学计量比、反应的pH环境等因素,设计组装了多系列结构多样的多酸基稀土衍生物,并研究了化合物的荧光、磁性等性能。主要内容如下:1)以[As2W19O67(H2O)]14-为前驱体,选择苹果酸作为有机配体,通过配位自组装制得了具有二聚结构的、[As2W19O67(H2O)]14-骨架保持的、1D螺旋的以及2D层状等不同结构类型的砷钨酸盐稀土衍生物共11例。研究了部分化合物的荧光和磁性行为,化合物1Dy,2Tb,4Eu和5Sm展示了长寿命的荧光发光,化合物1Dy展示了单分子磁体行为。2)以[P2W19O69(H2O)]14-为前驱体,选择酒石酸作为有机配位,四甲基胺作为抗衡阳离子,在酸性pH环境下,制得了三例有机无机杂化二聚结构的磷钨酸盐稀土衍生物12Dy14Yb,化合物具有可逆光色性、荧光以及磁性等功能性。尤其化合物12Dy展示出可逆的光色性、可切换的荧光以及单分子磁体功能。选择[P2W19O69(H2O)]14-前驱体和稀土Dy3+离子的反应体系,通过条件调控,探索出四种不同构型的基于稀土Dy的磷钨酸盐衍生物15Dy18Dy,稀土Dy3+离子也展示出不同的配位构型。Dy3+离子配位构型和配位环境与这些化合物的荧光和磁性关系密切。3)以[P2W15O56]12-为前驱体,通过调控反应物种类、化学计量比以及pH环境,合成了两例基于二缺位Dawson阴离子[P2W16O59]12-单元且包含高核稀土簇的多酸衍生物19Ce和20Ce,十例单核稀土离子取代单缺位Dawson型[α2-P2W17O61]10-单元而形成的单个多酸单元的稀土衍生物21La30Ho,七例以稀土离子和单缺位Dawson型[α2-P2W17O61]10-单元构筑的六聚物31Ce37Tb,和六例环状六聚阴离子嵌套饱和Dawson型多酸阴离子的多酸衍生物38Eu43Er。化合物20Ce是目前包含最高核稀土簇的多酸衍生物,具有石墨烯状的二维簇基框架,并显示出较好的质子导电性能。首次发现了以缺位的Dawson单元构筑的六聚结构的多酸基稀土衍生物(31Ce43Er)。中稀土和重稀土离子组装的六聚环状结构可以捕获一个饱和的Dawson多酸阴离子。这些多酸基稀土衍生物都展示出所含稀土离子特征的4f-4f跃迁导致的发光以及磁性行为。