973項目申報書——xxxxcb808700-g若干功能體系的定向設(shè)計與構(gòu)筑(編輯修改稿)
2025-06-10 05:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合多種計算機模擬技術(shù)，開發(fā)高效的結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論方法。根據(jù)實際功能的需求，設(shè)計具有特定孔道形狀、孔道尺寸、構(gòu)筑基元的多孔骨架結(jié)構(gòu)，建立相關(guān)的評價方法，對所設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性及可行性進行評估。2. 多孔功能材料合成反應(yīng)機理的研究。運用多種先進的結(jié)構(gòu)表征技術(shù)（如SAXS，HRTEM，NMR，UVRaman 等）并結(jié)合理論模擬，研究水熱或溶劑熱體系中多孔材料成核與晶體生長過程中各種無機物種和有機物種間的反應(yīng)、聚合和組裝過程，深入理解多孔材料的選擇性構(gòu)筑及反應(yīng)機制。3. 多孔功能材料定向合成的理論方法。開發(fā)多孔功能材料定向合成的理論方法，包括：1）利用數(shù)據(jù)挖掘方法，在已建立的多孔材料合成與結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，分析和挖掘合成條件與產(chǎn)物結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系及規(guī)律，從理論上預(yù)測構(gòu)筑特定結(jié)構(gòu)的相關(guān)反應(yīng)條件；2）利用理論模擬方法，依據(jù)主客體相互作用，預(yù)測適宜導(dǎo)向特定多孔結(jié)構(gòu)生成的有機模板劑，開發(fā)以理論模擬為指導(dǎo)的定向合成途徑。4. 多孔功能體系的功能調(diào)控。在深入研究多孔材料功能?結(jié)構(gòu)?合成三者關(guān)系與規(guī)律的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)功能的調(diào)控。設(shè)計合成具有特定孔道和功能基元（酸中心、活性金屬中心及其他功能基元）的高效催化與吸附分離多孔材料。課題四：課題名稱 ： 配合物體系的光電功能及其分子設(shè)計研究 承擔單位： 南京大學 課題負責人： 杜紅賓 學術(shù)骨干： 游效曾、左景林、白俊峰、沈珍經(jīng)費比例： 15%研究目標： 掌握基于分子基塊間電子傳遞、能量轉(zhuǎn)移和自旋轉(zhuǎn)換等作用規(guī)律和調(diào)制體系物理化學功能的微觀機理，改進和發(fā)展實現(xiàn)分子設(shè)計和晶體工程施工的方法，建立金屬有機配位體系的定向設(shè)計與構(gòu)筑的理論，并利用該理論創(chuàng)建一些在高技術(shù)中具有開發(fā)前景的新型光電磁材料和新能源材料。研究內(nèi)容： 以在材料、能源、信息和環(huán)保等領(lǐng)域有重大應(yīng)用的特定化學和物理功能為導(dǎo)向，通過配位化學、凝聚態(tài)物理和材料科學等學科的相互交叉和滲透，充分發(fā)揮及應(yīng)用物理的譜學實驗方法及量子化學理論，特別是從物理和化學原理涉及的微觀結(jié)構(gòu)和成鍵規(guī)則，進行超分子化學體系的理論設(shè)計和功能的闡明，建立光電功能配合物體系的定向設(shè)計與構(gòu)筑的相關(guān)理論。主要研究內(nèi)容如下：光電轉(zhuǎn)化功能配合物體系。通過調(diào)變有機配體和金屬離子的電子結(jié)構(gòu)和配位構(gòu)型，構(gòu)建預(yù)期結(jié)構(gòu)和功能的新化合物，研究其基態(tài)、激發(fā)態(tài)的氧化還原性及其光誘導(dǎo)下的電子轉(zhuǎn)移和能量傳遞過程的機制和影響因素，探索定向合成新型電荷轉(zhuǎn)移配合物、光電轉(zhuǎn)換和超電容能量存儲材料。單分子和自旋轉(zhuǎn)換磁性配合物體系。在合成及實驗基礎(chǔ)上，深入闡明單分子磁性與結(jié)構(gòu)相互關(guān)系；利用磁性分子工程（量子隧穿效應(yīng)，伊辛模型和磁軌道正交和組態(tài)相互作用），調(diào)變金屬離子和配體間交換和自旋取向，以及通過對磁性分子在空間中排布方式的調(diào)控，探索低維配合物型分子磁體的形成過程和磁性的規(guī)律，開發(fā)新的單鏈磁體、單分子磁體、高低自旋轉(zhuǎn)換體系、具有納米結(jié)構(gòu)的分子磁體等。多功能配合物體系?；谀芰亢徒Y(jié)構(gòu)規(guī)則，將不同物理與化學功能的金屬離子（含有d和f 電子組態(tài)）和多樣的有機配體（包括其大小、形狀、識別等空間和立體構(gòu)型），通過配位鍵和非共價鍵聯(lián)結(jié)的作用，有序定向地組裝成特殊的柔性或剛性多維體系以及類四級結(jié)構(gòu)，探索分子間的有序多維堆積方式和規(guī)律，以及探討潛在物理性質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系和協(xié)同效應(yīng)，開展多功能配合物的定向設(shè)計與構(gòu)筑研究，開發(fā)新型光電、熱電以及多孔光電等復(fù)合功能材料，如磁性半導(dǎo)體/導(dǎo)體、多孔磁體、能進行包合分離和存儲能源(CH4,H2)與環(huán)境氣體(CO2)以及傳感功能的光電功能配合物等。課題五：課題名稱 ： 金屬有機化合物的定向合成與功能調(diào)控承擔單位： 中國科學院上海有機化學研究所、北京大學 課題負責人： 鄧亮 學術(shù)骨干： 劉元紅、陳耀峰、余世超、席振峰經(jīng)費比例： % 研究目標： 探索活性金屬有機化合物合成新方法，認識活性金屬有機化合物與各類化學鍵的作用模式，總結(jié)金屬氧化態(tài)、金屬有機化合物構(gòu)型、及邊臂協(xié)助作用對金屬有機化合物反應(yīng)性能的調(diào)控規(guī)律，開發(fā)從活性金屬有機化合物出發(fā)的有機功能分子及聚合物合成新方法，為創(chuàng)建以金屬有機化合物為功能基元的物質(zhì)轉(zhuǎn)化功能體系提供知識和技術(shù)基礎(chǔ)，提高我國在金屬有機化合物研究方向的國際地位，為我國建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會提供人才和科學技術(shù)儲備。研究內(nèi)容： 為探索金屬中心氧化態(tài)、金屬有機化合物構(gòu)型、配體邊臂參與對金屬有機化合物反應(yīng)功能的影響等關(guān)鍵科學問題，我們將依據(jù)分子工程學研究思路設(shè)計和合成活性金屬有機化合物，通過對金屬中心及配體的調(diào)節(jié)對金屬有機化合物的反應(yīng)性能的進行控制，發(fā)展從活性金屬有機化合物出發(fā)的有機功能分子及聚合物材料合成新方法。主要研究內(nèi)容如下：1. 低氧化態(tài)金屬有機化合物的合成和反應(yīng)化學。以二價鈦系金屬、一價及零價鐵系金屬作為重點研究對象，設(shè)計在還原性環(huán)境中穩(wěn)定的配體，選擇易與低價金屬中心鍵合的配體組合，通過化學或電化學還原方式由相對高價的金屬有機化合物合成低氧化態(tài)金屬有機化合物，研究活性的低氧化態(tài)金屬有機化合物與有機分子中的極性及非極性共價鍵的作用模式，以此為基礎(chǔ)發(fā)展有機官能團轉(zhuǎn)化及有機功能分子合成新方法。2. 具特定金屬中心構(gòu)型的金屬有機化合物的合成和反應(yīng)模式研究。設(shè)計并合成具特定電子及立體效應(yīng)的輔助配體，如強給電子性的碳二賓配體、具特大空阻的含硫Pincer 配體、軟硬配位原子結(jié)合的二齒及三齒配體，利用配體的立體效應(yīng)調(diào)節(jié)金屬中心構(gòu)型，重點考察金屬雜環(huán)化合物、低配位3d 過渡金屬卡賓化合物、金屬碳二賓化合物等與官能團化的不飽和烴、金屬有機試劑、氧化劑和還原劑的反應(yīng)，探索金屬有機化合物的構(gòu)型對其化學反應(yīng)性質(zhì)影響的規(guī)律，開發(fā)新型、高效的具促進分子轉(zhuǎn)化功能的金屬有機化合物催化劑。3. 具多活性位點的金屬有機化合物定向合成及其協(xié)同作用機制。對含金屬金屬和金屬配體等多活性位點金屬有機化合物，如以丁二烯為骨架的雙金屬化合物、硼雜苯稀土金屬化合物、含導(dǎo)向官能團的茂金屬化合物等，進行合成及反應(yīng)化學的研究，建設(shè)活性金屬中心與活性金屬中心復(fù)合、活性金屬中心與路易斯酸位點復(fù)合及活性金屬碳鍵與導(dǎo)向官能團復(fù)合等
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