[發明專利]二(多金屬氧酸鹽)-有機鏈-籠型倍半硅氧烷雜化簇合物及制備方法

有效

• 申請號: 201910513569.0
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110229336B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 王維;張蘭蘭;劉洪開
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C08G77/04
• 分類號: C08G77/04;C08G77/06
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 侯力

二(多金屬氧酸鹽)?有機鏈?籠型倍半硅氧烷雜化簇合物及制備方法，是由兩個多金屬氧酸鹽和一個籠型倍半硅氧烷通過有機鏈以共價鍵連接的雜化簇合物，制備方法是通過六步反應將兩個多金屬氧酸鹽(Bu₄N)₆[H₃P₂W₁₅V₃O₆₂]和一個籠型倍半硅氧烷POSS?NH₂連接起來，得到有機?無機雜化材料。該雜化簇合物是通過有機鏈以共價鍵形式連接起來的，具有精確固定的分子量和分子形狀；在溶液自組裝研究中，將其溶解于丙酮中，并加入正癸烷，25℃下揮發。在丙酮揮發過程中，二(多金屬氧酸鹽)?有機鏈?籠型倍半硅氧烷分子發生了自組裝，通過高倍透射顯微鏡，在高角環形暗場像?掃描透射的模式下，可觀察到有條紋狀板材結構。

技術領域

本發明屬于二(多金屬氧酸鹽)-有機鏈-籠型倍半硅氧烷雜化簇合物的制備技術領域，具體涉及一種二(Wells-Dawson型多金屬氧酸鹽)-有機鏈-籠型倍半硅氧烷的雜化簇合物的制備方法。

背景技術

多金屬氧酸鹽(Polyoxometalates，POMs)是一類由前過渡金屬原子(如釩、鉬、鎢等)和中心原子(如磷、硅等)通過氧配位橋連而成的簇合物。多金屬氧酸鹽根據其含有的氧酸鹽的種類又可分為同多酸和雜多酸。由一種含氧酸鹽合成的多金屬氧酸鹽稱為同多酸，而由兩種及兩種以上含氧酸鹽合成的多金屬氧酸鹽稱為雜多酸。同多酸可以認為是由兩個及兩個以上同種簡單含氧酸分子縮合而成，過渡金屬中可以形成同多酸的有釩、鉬、鎢、鉻等，硅、磷等元素也可形成同多酸。雜多酸是由雜原子和配位原子按照一定的比例通過氧原子橋聯而成，其具有比較高的催化活性。

多金屬氧簇的尺寸一般在0.5～5nm之間，并且幾何形狀固定，因此在組裝納米材料過程中其分子拓撲結構也起到巨大的作用。多金屬氧酸鹽還具有多樣的拓撲結構和物理化學性質，使其在光、電、磁、以及催化、醫藥領域有廣闊的應用前景。并且多金屬氧酸鹽的化學性質穩定，合成技術較為成熟，在實驗室中可以實現一次性大量合成。

多金屬氧酸鹽因其本身的結構和性質，也存在缺點，如存在狀態多為無機晶體或粉末，熱穩定性差，溶解性較差等。這些缺點導致多金屬氧酸鹽有較差的可加工性和較差的與其他材料的相容性，極大地限制了其在材料領域的應用。為了改善多金屬氧酸鹽的自身缺陷，科研工作者發展了多種有機改性的方法。

籠型倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes，POSS)是由Si-O交替連接的無機骨架內核和八個頂角Si原子連接的反應性或惰性基團R組成，分子式為(RSiO_1.5)₈。據R基團的種類不同，可分為單官能團和多官能團籠型倍半硅氧烷。單官能團籠型倍半硅氧烷是指八個頂角的R基團只有一個是反應性基團，其他均為惰性基團，此類型主要為線性吊墜籠型倍半硅氧烷，其中最具有廣泛應用價值的為具有高度對稱性的T8結構的籠型倍半硅氧烷。T8結構的籠型倍半硅氧烷優勢在于無機骨架內核可提高玻璃化轉變溫度及降解溫度，通過改變惰性R基，可提高與其他材料的相容性，可用于制備具有一定功能的復合材料。多官能團籠型倍半硅氧烷是指八個頂角的R基具有兩個及兩個以上的反應性基團。

通過有機鏈以共價鍵形式可以實現：一個多金屬氧酸鹽與一個籠型倍半硅氧烷的連接并組裝成雙連續立方結構、蜂窩狀結構。一個多金屬氧酸鹽與兩個籠型倍半硅氧烷的連接并自組裝2D納米晶體，一個多金屬氧酸鹽與四個籠型倍半硅氧烷的連接并自組裝得到類似于石墨烯的單層2D蜂窩狀超晶格。但是至今沒有實現將兩個多金屬氧酸鹽與一個籠型倍半硅氧烷連接，更沒有相關自組裝行為的研究。

發明內容

本發明目的是解決兩個多金屬氧酸鹽與一個籠型倍半硅氧烷的連接及其自組裝行為研究的問題，提供一種二(多金屬鹽酸鹽)-有機鏈-籠型倍半硅氧烷雜化簇合物的制備方法。