金属-氧簇化学是无机化学的一个重要分支,距今已有近200年的发展史。金属氧簇化合物因具有多变的结构和丰富的物理化学性质,在催化、药物化学、电化学、储能、光学、分子材料以及磁性材料等很多领域都有广泛的应用前景。多钒硼酸盐簇合物是一类结合了硼氧簇合物和钒氧簇合物结构特点的新型金属氧簇化合物。到目前为止,己报道的多钒硼酸盐簇合物达近百种,其展现出从孤立的零维簇到一维链、二维层和三维骨架等丰富的结构特征和不同价态、不同配位环境的金属钒原子。虽然有关多钒硼酸盐簇合物的合成以及其在催化、磁性和非线性光学等方面的研究已经取得了极大的进步,但是迄今为止有关这类化合物的离子导电性质却没有相关的研究工作报道。因此,具有新颖结构多钒硼酸盐簇合物的合成及其离子、质子导电性质的研究不但具有学术价值,涉及一些基础科学问题,还具有实际应用价值,可以作为电极或电解质材料应用于电池和传感器等电化学仪器设备中。本论文在系统地对国内外文献总结的基础上,以水热合成方法为基础,根据所需的功能定向的设计和合成新颖结构的多钒硼酸盐,并对其合成条件、结构特点以及相应的物理化学性质进行调查研究。所获得的主要研究成果如下:1.我们通过水热合成的方法制备了一个结构新颖的富锂多钒硼酸盐Li₁₀[V₁₂B₁₈O₆₀H₆]·28H₂O（1）。该化合物是由相邻的[V₁₂B₁₈O₅₄（OH）₆]^10-聚阴离子簇通过氢键连接构成的三维超分子化合物,其结构中含有大量无序的锂离子。变温XRD（X射线粉末衍射仪）测试结果显示该化合物在220℃至400℃温度范围内为玻璃态,可展现出较高的离子电导率,这是第一次发现多钒硼酸盐材料具有离子电导性质的研究。此外,我们还首次将化合物1及其220℃玻璃态时的样品作为锂电池负极材料进行了电化学性能测试。实验结果表明220℃玻璃态电极材料具有更加优良的电化学性能。2.我们成功地在水热条件下合成了四个结构新颖的多钒硼酸盐（H₂en）₄H₂[V₁₂B₁₈O₅₄（OH）₆（H₂O）]·11H₂O（2）,（H₂en）₄[V₆B₂₀O₅₀H₈（H₂O）]·5H₂O（3）,H₁₀[V₁₂B₁₈O₅₄（OH）₆]·20H₂O（4）和Na₄[V₁₂B₁₈O₅₄（OH）₆（H₂O）]·（H₂en）₄·2（OH）·3H₂O（5）。由于它们的结构中含有大量游离的水分子或胺分子,可与硼钒簇之间形成广泛的三维氢键网络,能为质子的迁移提供有效的通道,因此我们调查了它们的质子传导能力。质子传导测试表明:化合物4与其它三个化合物相比,具有相对较小的活化能0.26 eV和相对较高的质子传导率1.75×10^-3 S cm^-1,其传导能力可以与很多性能优异的POMs材料相媲美。据我们所知,这是第一次系统的研究多钒硼酸盐质子传导能力的工作。3.我们在水热条件下成功制备了一个新颖的含过渡金属Zn的三维开放骨架多钒硼酸盐[Zn（en）]₃{V₁₂B₁₈O₅₄（OH）₆（H₂O）}·[ZnO₄H₈]·2H₃O·8H₂O（6）。单晶结构解析表明该化合物的三维骨架是由VO₅四棱锥、BO₄四面体、BO₂（OH）三角形和ZnO₆八面体连接构成的,沿[001]方向形成新奇的飞机形状多元孔道,孔径大小约为11.8?7.1?。磁性研究表明该化合物的钒原子之间存在反铁磁相互作用。我们尝试将化合物6作为光催化剂用于光催化降解亚甲基蓝（MB）和罗丹明B（RhB）,对比结果显示,化合物6有选择性光催化降解MB的能力。当反应进行到120 min时,MB的去除率可达到92.5%。同时,我们还调查了该化合物对ɑ-苯乙醇的催化氧化行为,并详细探讨了不同过氧化氢（H₂O₂）的用量对该催化反应的影响,结果表明当H₂O₂的用量为4 mL时,催化剂和ɑ-苯乙醇的利用率达到最高。4.我们通过水热合成的方法制备了一个结构新颖的多钒硼酸盐[Co（en）₃]₄[V₁₁B₂₄O₆₉H₅]·H₃O·7H₂O（7）,并对其结构进行了表征。这是首个含B/V比为24/11的多钒硼酸盐,为开拓和丰富多钒硼酸盐的骨架种类提供了理论基础。单晶解析表明该化合物有一个零维的孤立结构,每个[V₁₁B₂₄O₆₉H₅]^13-聚阴离子簇周围环绕着四个[Co（en）₃]³⁺络合阳离子,这些络合阳离子是通过氢键与骨架相连的。研究表明,反应体系中的pH值对其结构有重要的影响,微小的pH偏差都会导致骨架的改变。