973項目申報書——xxxxcb808700-g若干功能體系的定向設(shè)計與構(gòu)筑-閱讀頁
2025-05-29 05:53本頁面
【正文】 研究目標(biāo)： 探索活性金屬有機(jī)化合物合成新方法，認(rèn)識活性金屬有機(jī)化合物與各類化學(xué)鍵的作用模式，總結(jié)金屬氧化態(tài)、金屬有機(jī)化合物構(gòu)型、及邊臂協(xié)助作用對金屬有機(jī)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(jī)化合物出發(fā)的有機(jī)功能分子及聚合物合成新方法，為創(chuàng)建以金屬有機(jī)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(jī)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(xué)技術(shù)儲備。主要研究內(nèi)容如下：1. 低氧化態(tài)金屬有機(jī)化合物的合成和反應(yīng)化學(xué)。2. 具特定金屬中心構(gòu)型的金屬有機(jī)化合物的合成和反應(yīng)模式研究。3. 具多活性位點的金屬有機(jī)化合物定向合成及其協(xié)同作用機(jī)制。課題六：課題名稱 ： 共價鍵選擇性構(gòu)建及相關(guān)規(guī)律研究承擔(dān)單位： 中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所、浙江大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 侯雪龍 學(xué)術(shù)骨干： 陸熙炎、麻生明、劉國生、傅春玲經(jīng)費比例： 22% 研究目標(biāo)： 發(fā)展系列新型高效、高選擇性構(gòu)建共價鍵方法，發(fā)現(xiàn)共價鍵構(gòu)建中選擇性控制的共性問題，提出和完善共價鍵構(gòu)建選擇性控制的新概念。研究內(nèi)容： 圍繞高選擇性構(gòu)建共價鍵這一合成科學(xué)中的核心問題之一，對影響選擇性的因素及其規(guī)律，催化劑與底物作用方式、催化效率這些共價鍵形成過程中的一些基本科學(xué)問題展開研究，并基于這些基本問題研究和理解基礎(chǔ)上，理性設(shè)計高選擇性斷裂、形成共價鍵的新方法，在更深層次上探索共價鍵形成過程中的科學(xué)問題，從而逐漸形成我國在共價鍵構(gòu)建中選擇性控制、高選擇性形成共價鍵的設(shè)計、功能分子構(gòu)建的催化體系和理論。由此發(fā)展一些具有高催化活性、高選擇性控制構(gòu)建共價鍵的催化體系。在此過程中，我們將著重研究反應(yīng)的過程，以檢驗我們對共價鍵構(gòu)建選擇性控制因素的理解，并調(diào)節(jié)催化體系和底物活性，以實現(xiàn)理性設(shè)計高選擇性形成共價鍵反應(yīng)，并完善我們對反應(yīng)選擇性的理解，完善選擇性控制理論。課題總體設(shè)置思路如下： 四、年度計劃研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)第一年以若干功能體系為研究對象，開展設(shè)計合成：在分子基功能體系中設(shè)計、合成具有不同分子結(jié)構(gòu)、對稱性及官能團(tuán)的系列有機(jī)分子，研究它們在不同基底表面的組裝過程和結(jié)構(gòu)；在表界面功能體系中開展氧化鈦納米粒子及其微納分級結(jié)構(gòu)的合成及性能研究，研制金屬及合金納米簇基復(fù)合納米催化劑，制備雙金屬模型體系，并檢測活性原子或原子簇周圍的電子性質(zhì)；在多孔功能體系中設(shè)計具有特殊功能的多孔骨架結(jié)構(gòu)，合成具有新穎結(jié)構(gòu)和新穎骨架組成的多孔材料，研究合成中影響其成核與晶體生長的各種因素；在配合物功能體系中重點設(shè)計和組裝光敏大環(huán)和雜環(huán)共軛配體，順磁性和超順磁性金屬多氰基，多齒共軛有機(jī)分子和金屬氧（硫）化物基塊，構(gòu)筑多維結(jié)構(gòu)金屬有機(jī)骨架功能體系；在金屬有機(jī)功能體系，設(shè)計合成新型單、雙和多齒配體，探索其與各類金屬中心前體的配位化學(xué)反應(yīng)，合成低氧化態(tài)、配位不飽和以及配體具潛在反應(yīng)功能的金屬有機(jī)化合物；在分子反應(yīng)功能體系中設(shè)計合成具有不同結(jié)構(gòu)骨架，不同配位原子以及不同立體效應(yīng)和不同電子效應(yīng)的新型配體，與各種金屬生成金屬絡(luò)合物，研究共價鍵斷裂和形成過程中的選擇性。第二年在上一年工作的基礎(chǔ)上，深入研究不同功能材料的結(jié)構(gòu)與性能，包括研究表面的分子自組裝結(jié)構(gòu)在外界刺激下的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化，研究溶劑極性和pH等環(huán)境因素對自組裝結(jié)構(gòu)的調(diào)控，研究氧化鈦表面結(jié)構(gòu)和能級結(jié)構(gòu)對光催化性能的影響規(guī)律，研究多孔材料的催化、吸附與分離性能，研究金屬有機(jī)化合物的幾何和電子結(jié)構(gòu)，研究納米復(fù)合催化劑在纖維素轉(zhuǎn)化為多元醇過程中的催化作用機(jī)制，及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系等，研究結(jié)構(gòu)、立體效應(yīng)和電子效應(yīng)變化對共價鍵選擇性的影響，在此基礎(chǔ)上，發(fā)展新的方法和途徑，繼續(xù)開展不同功能體系的設(shè)計合成研究。第三年繼續(xù)開展不同功能體系的設(shè)計合成，并進(jìn)行功能調(diào)控，包括通過分子間弱相互作用誘導(dǎo)其它功能有機(jī)分子在模板表面形成可調(diào)控的功能納米結(jié)構(gòu),通過化學(xué)修飾等方法在功能分子上引入組裝基團(tuán)，調(diào)控功能分子的組裝行為和組裝結(jié)構(gòu),混合價金屬配合物基塊的合成及空間自旋電子排布調(diào)控，具有特定電子與幾何結(jié)構(gòu)的金屬和有機(jī)基塊的設(shè)計、有序組裝與性能調(diào)控等。發(fā)展分子模板法、共吸附、主客體組裝等具有普適意義的自組裝新方法，組裝具有特定結(jié)構(gòu)的高低自旋間的自旋交叉體系，組裝具有光電、熱電以及多孔磁體等復(fù)合功能配合物材料，以分子組裝規(guī)律和原理為指導(dǎo)，設(shè)計具有特定結(jié)構(gòu)的功能分子，實現(xiàn)功能組裝納米結(jié)構(gòu)的定向構(gòu)筑，開發(fā)幾種具有催化和吸附分離功能的多孔功能材料，研制出性能優(yōu)異的基于氧化鈦微納分級結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽能電池材料，發(fā)現(xiàn)若干金屬有機(jī)化合物與小分子及化學(xué)鍵作用新模式，發(fā)展高效、高選擇性共價鍵催化劑和催化體系。探索總結(jié)分子在自組裝結(jié)構(gòu)中的聚集形態(tài)與性質(zhì)之間的關(guān)系；探索不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的電子性質(zhì)的變化對表面分子反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用；探索新的規(guī)律和現(xiàn)象，發(fā)展新型光電轉(zhuǎn)換功能材料；發(fā)現(xiàn)分子基磁體的可控合成規(guī)律，制備具有優(yōu)良性質(zhì)的單分子和單鏈磁體；開發(fā)幾種從活性金屬有機(jī)化合物出發(fā)的功能分子及聚合物合成新方法；實現(xiàn)共價鍵選擇性構(gòu)建反應(yīng)的設(shè)計。各課題相互合作，結(jié)合國家需求，創(chuàng)建若干具有優(yōu)良催化與吸附分離、光電、能量儲存與轉(zhuǎn)化功能能的新型功能材料。主要研究內(nèi)容包括： 本項目的研究是基于“分子工程學(xué)”思想，以特定功能（如催化與吸附分離、光電、能量儲存與轉(zhuǎn)換）為導(dǎo)向，在分子水平上對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與剪裁，實現(xiàn)特定功能體系的定向合成、制備與組裝。以具有原子分辨的掃描探針顯微技術(shù)為主要研究手段，輔以各種表面譜學(xué)技術(shù)和理論模擬，研究并總結(jié)分子在二維自組裝過程中的普遍規(guī)律和基本原理，設(shè)計并調(diào)控功能分子在表界面的有序組裝結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)建新型分子基功能體系提供理論基礎(chǔ)；利用高真空、低溫STM，時間分辨光譜等方法在分子水平上研究表界面結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)對分子選擇性催化轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)化過程的影響規(guī)律。（二）多孔空間結(jié)構(gòu)篩分效應(yīng)、結(jié)構(gòu)選擇性構(gòu)筑與合成反應(yīng)機(jī)理。（三）金屬氧化態(tài)、基元構(gòu)型及協(xié)同作用對化合物的功能作用機(jī)制。（四）化學(xué)鍵選擇性剪裁與反應(yīng)設(shè)計。14 / 14
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