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超分子自组装利用各构筑基元间的非共价键弱相互作用及协同效应,将功能性有机、无机或生物小分子等组分作为基本组装单元构筑成有序聚集体。以静电作用为主要驱动力的离子自组装(ISA)表现出强大的可设计性,易用来构筑多级结构的聚集体。多金属氧酸盐(POMs)是由过渡金属元素通过桥氧键连接而成的金属氧簇化合物,POMs的结构与性质使其成为超分子化学中优选的构筑基元,尤其是含稀土元素的POMs具有优异的光、电、磁等特性。基于ISA方法将POMs与有机组分复合,不仅充分发挥了 POMs的功能性,还可实现超分子协同效应。POMs自组装制备的功能性超分子材料具有丰富的应用价值和重要的学术研究意义。本论文的主要研究内容分为以下四个部分:第一部分,绪论。介绍了超分子化学与超分子自组装的概念,重点介绍了基于静电作用的离子自组装;介绍了 POMs的结构类型、性质与应用,特别是含稀土元素的POMs;概括介绍了 POMs自组装的方法,综述了有机分子与POMs复合物的研究现状,重点总结了 POMs自组装的功能性材料的应用;最后提出本论文的研究内容及意义。第二部分,Weakly型多金属氧酸盐EuW10和烷基胺自组装形成纳米花及其催化性能的研究。通过改变烷基胺的分子量和浓度,可以简单地控制纳米结构的形态与尺寸。由于EuW10和四乙烯五胺(TEPA)构筑的纳米花中铕配位的对称程度不同,EuW10/TEPA纳米花的荧光颜色与EuW10的荧光颜色相比发生了变化。FT-IR、XRD、UV-vis、TGA等表征结果说明,这种有效自组装的主要驱动力为EuW10和TEPA间的氢键和静电相互作用。更重要的是,煅烧后的EuW10/TEPA纳米花对亚甲基蓝染料具有可循环的光催化降解性。第三部分,研究了离子自组装构筑EuW10/TbW10/TEPA荧光纳米花及其功能应用。固定TEPA的浓度,通过改变EuW10/TbW10的摩尔比,可以调节纳米花的形状、花瓣尺寸及荧光行为。值得注意的是,EuW10/TEPA复合材料的发射行为在180 K温度以上表现出良好的稳定性,而TbW10/TEPA复合材料的荧光发射在100-260 K范围内随着温度的升高而线性下降,这使得它成为潜在的荧光比率温度计。此外,纳米花与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合后形成的杂化膜具有稳定的荧光性以及良好的透明度,对强酸和强碱的耐腐蚀性也证明了杂化膜的稳固性,并对甲苯具有荧光响应性,可作为循环检测甲苯的荧光传感器。第四部分,研究了由有机阳离子季铵盐(TA)和阴离子簇POMs(EuW10)通过离子自组装策略构筑的荧光增强体系。TA烷基链长、中心元素和卤素离子浓度等因素对体系的形貌和荧光性质都有影响。研究发现,EuW10/四甲基溴化铵(TMAB)复合材料的荧光强度比EuW10增加了约14倍,而较长烷基链的空间位阻更大,所以EuW10/四乙基溴化铵(TEAB)和EuW10/四丁基溴化铵(TBAB)复合材料的荧光增加程度逐渐降低。EuW10/TMAB纳米粒子的发光具有pH响应性,可通过加入NaOH/HCl实现其结构和发光的可逆性。最重要的是,EuW10/TMAB体系还具有很强的荧光传感性能,可以检测水中Cu2+且检测限为0.15μM。我们的研究基于水溶液中POMs的超分子自组装为功能性荧光复合物的构建提供了简便策略,进一步开拓了光电和传感方面的应用前景。