修饰及取代型多金属氧簇的合成、晶体结构及性能研究.docx

修饰及取代型多金属氧簇的合成、晶体结构及性能研究
摘要：多金属氧簇作为一类具有广泛应用前景的配位化合物，近年来受到越来越多的关注。本文首先介绍了多金属氧簇的基本结构及性质，然后分别从修饰型和取代型两个方面探讨了多金属氧簇的合成、晶体结构及性能，并总结了目前主要研究成果与进展。最后展望了多金属氧簇未来的研究方向。
关键词：多金属氧簇；修饰型；取代型；合成；晶体结构；性能
引言
多金属氧簇是一类由两种或两种以上的金属离子和氧原子以富勒烯结构相似的方式排列组成的配位化合物。它具有较小的分子体积、较大的表面积和丰富的官能团等特点，因此在多个领域中均有着广泛的应用前景，如催化剂、电催化、光催化、生物医药等领域。
多金属氧簇的修饰型和取代型合成是实现其性能调控、应用拓展的重要途径。本文将从这两个方面介绍近年来多金属氧簇的研究进展。
一、多金属氧簇的基本结构及性质
多金属氧簇结构复杂，但其基本结构可以看作是由氧原子连接的多个金属簇组成的富勒烯状结构。多金属氧簇由于其具有多个金属中心以及丰富的配位位置，在结构上表现出丰富多彩的形态和性质。
多金属氧簇分析表明，其热稳定性高，可在高温和强酸、强碱等极端条件下保持稳定。同时，多金属氧簇还具有良好的电化学性质、光学性质和磁学性质。这些性质赋予了多金属氧簇广泛的应用前景。
二、修饰型多金属氧簇的合成、晶体结构及性能研究
修饰型多金属氧簇是指对多金属氧簇进行分子或基团的修饰，以调控其结构和性质的一种方法。目前，研究者主要采用化学修饰、生物修饰和物理修饰等方法对多金属氧簇进行修饰。
1.化学修饰
化学修饰是指在多金属氧簇表面引入新的官能团或分子，以改变其表面性质和功能的方法。目前，有机物和配体的化学修饰是较为常用的一种方法。
有机物的化学修饰主要利用其疏水性和亲水性，控制多金属氧簇在水相或油相中的分散性和稳定性。例如，Li等人通过在Si-Mo-K多金属氧簇表面引入烷基官能团，提高了其在乙醇中的分散度和稳定性。
配体的化学修饰则是通过引入不同的配体，调控多金属氧簇的结构和性质。例如，Torres等人通过引入不同的配体，成功合成了具有不同磁性和光学性质的三核多金属氧簇。
2.生物修饰
多金属氧簇的生物修饰是指利用生物分子的特异性识别和作用，对多金属氧簇进行表面修饰的一种方法。生物修饰的多金属氧簇具有多种酶促活性、细胞毒性及生物兼容性等特点，因此在生物医药领域有广泛的应用前景。
生物修饰主要包括蛋白质修饰和核酸修饰两种。蛋白质修饰是指利用融合蛋白、蛋白质酶解和表面修饰等方法，将蛋白质引入到多金属氧簇表面的一种方法。核酸修饰则是利用多肽和寡核苷酸等生物分子对多金属氧簇表面进行修饰的方法。
3.物理修饰
物理修饰是指采用物理方法对多金属氧簇进行表面修饰的方法。这种方法对多金属氧簇本身的结构和性质基本没有影响，但可以改变其空间结构和比表面积等物理参数。
物理修饰的常见方法包括溶胶凝胶法、热等离子体法、离子束雕刻和电子束刻蚀等方法。例如，Zhang等人通过电子束刻蚀方法，制备了具有纳米棒形态的MoO2/C多金属氧簇，成功提高了其催化活性。
三、取代型多金属氧簇的合成、晶体结构及性能研究
取代型多金属氧簇是指通过替换多金属氧簇中的某些原子，例如金属中心、氧原子及其它配体，以调控其结构和性质的一种方法。近年来，研究者主要采用离子交换、溶剂热法等方法制备取代型多金属氧簇。
1.离子交换法
离子交换法是指通过离子之间的交换作用，将一种或多种金属阳离子引入多金属氧簇中的一种方法。离子交换法可以实现金属阳离子的精确控制，得到结构和性质更加优异的多金属氧簇。
例如，Li等人通过离子交换法制备了Co4（MoO4）6水合物，成功调控了其磁性和光学性质。
2.溶剂热法
溶剂热法是指将不同的金属离子、配体和溶媒混合并加热至一定温度，使其自组装形成多金属氧簇的一种方法。由于此种方法可以在常压条件下操作，因此具有操作简单、成本低等优点。
Wu等人通过溶剂热法制备了以Ag3（BTC）2（H2O）6多金属氧簇为核心，将多个金属盐络合生成类似于树枝状的二维金属-金属氧簇结晶体。
总结与展望
修饰型和取代型多金属氧簇的研究成果与进展丰富多彩，但目前仍存在一些问题和挑战。例如，多金属氧簇的结构和性质还需要更深入的研究和探索，其应用于新领域的前景还需要进一步拓展。此外，制备大规模、高效率的多金属氧簇体系也是一个难题。
未来，研究者可以继续探索多金属氧簇的修饰型和取代型合成方法，以实现其性能定制和应用拓展。同时，多金属氧簇在磁学、光学、生物医药等领域的研究也值得进一步深入探索。