趙衛(wèi)星，姜紅波，王 艷，姜 孌，馮國棟，溫普紅

（寶雞文理學(xué)院 a.應(yīng)用化學(xué)研究所;b.災(zāi)害監(jiān)測與機(jī)理模擬陜西省重點實驗室，陜西 寶雞721013）

功能晶體材料學(xué)是研究分子或化學(xué)基團(tuán)在晶體中的核心、晶體的設(shè)計、結(jié)構(gòu)預(yù)測以及性能控制等，利用不同類型分子間相互作用及幾何結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑具有結(jié)構(gòu)新穎和性能獨特的晶體，以便得到特異的晶體材料。目前，研究較多的為與中心金屬離子形成配位的功能晶體材料，主要有非金屬元素N、O、S等，其研究內(nèi)容主要包括無機(jī)-有機(jī)雜化材料、微孔材料、分子磁體和配位聚合物等，其應(yīng)用很廣泛，涉及到日常生活的各個方面[1-3]。本文簡單介紹的新型功能晶體材料的種類和特點，重點介紹含新型功能晶體材料在日常生活中的應(yīng)用。

1 微孔磁性功能晶體材料

特定功能新型磁性功能晶體材料的研究具有重要的意義和應(yīng)用，已廣泛應(yīng)于電子、電工以及國防和日常生活的各個部門。Wang等[4]研究了采用溶劑擴(kuò)散法制備了過渡金屬Fe的甲酸鹽的吸附H2/O2實驗，結(jié)果表明：Fe-甲酸晶體材料在空氣中加熱至270℃，仍然穩(wěn)定存在，因此，可采用加熱法除去溶劑分子；該晶體材料能很好的吸附H2/O2等客體分子，不同客體分子的大小與該晶體材料之間的作用力不同，因此，可以調(diào)節(jié)溫度、矯正磁場、剩余磁化等性質(zhì)。Cheng等[5]采用分子設(shè)計方法，以具有超順磁性的羥基/羧基橋連7核金屬鈷蔟為基礎(chǔ)，構(gòu)建三維超分子結(jié)構(gòu)的微孔磁性晶體材料，吸附氮實驗表明較大的比表面積，該晶體材料脫水后，即可失去原有的超順磁性，磁滯，僅保留亞鐵的磁性。

2 微孔光電功能晶體材料

晶體材料受紫外線、X射線和電子射線等照射后而發(fā)光，稱之為熒光。Lin等[6]采用不同金屬/配體比例，制備了兩張雙層結(jié)構(gòu)功能的二維微孔晶體材料，其中水分子可除去，能吸附N2、乙醇等不同客體分子功能，可導(dǎo)致特定的熒光效應(yīng)。Fang等[7]采用羧基橋橋連鎘形成微孔的金屬-有機(jī)骨架JUC-48晶體材料，該晶體材料具有罕見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有良好的熒光性和較強(qiáng)的吸氫性能，并且研究了將染料分子Rh6G引入微孔中，結(jié)果表現(xiàn)出很好的溫度依賴熒光性。Liu等[8]采用溶劑熱方法，研究了非中心對稱立方空間群的三維微孔鎘的晶體材料，其粉末倍頻系數(shù)為KDP的1.5倍，該晶體材料可進(jìn)行陽離子交換，且所得到產(chǎn)物的粉末非線性效應(yīng)與陽離子有關(guān)。

3 非線性光學(xué)晶體材料

從光電場對晶體折射率影響及其變化出發(fā)，可將光頻率轉(zhuǎn)化效應(yīng)、電光效應(yīng)、光折變效應(yīng)劃為非線性光學(xué)效應(yīng)范圍，故非線性光學(xué)晶體包括頻率轉(zhuǎn)換晶體、電光晶體、拉曼位移晶體、光折變晶體等，其中應(yīng)用最為廣泛的是激光頻率轉(zhuǎn)換晶體。通過改變金屬、配體、配位數(shù)等，可改變晶體材料的非線性光學(xué)性質(zhì)。Kong等[9,10]研究含孤對電子的Se與硼酸得到一種新型的非線性Se2（P2O7）晶體材料，其結(jié)構(gòu)式通過Se橋連而成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其粉末倍頻系數(shù)為KDP的2倍多，同是還研究了另外一種非線性光學(xué)晶體材料CsB3GeO7，該結(jié)構(gòu)是通過Ge橋連的十元環(huán)的手性微孔三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該晶體材料在700℃穩(wěn)定存在，其粉末倍頻系數(shù)為KDP的1.5倍左右。Fu等[11,12]研究了以取代咪唑吡啶羧酸類配體與Cd配位，得到了類十余金剛石結(jié)構(gòu)的晶體材料，其粉末倍頻系數(shù)為KDP的20倍，還研究了NaN3、Zn（NO3）、N-cyanobenzylcichonidine 溴化物在水中及氘水中反應(yīng)得到了兩個具有極性的晶體（TBC-N4）2Zn（N3）4（X2O）（X=H,D），其粉末倍頻系數(shù)為KDP的25和20倍。

4 簇合物晶體材料

簇合物晶體材料具有的光、電、磁和催化性質(zhì)，已成為化學(xué)研究的熱點之一。目前，研究較多為主族金屬元素、過渡金屬和稀土金屬。Lu等[13]研究了七核或者七核Al7簇為單元構(gòu)建具有12-MR孔道的框架結(jié)構(gòu)的磷酸鋁鹽NKX-6，Yang等[14]研究報道了三維框架結(jié)構(gòu)的磷酸鎵鹽NTHU-6，在該晶體材料中，結(jié)構(gòu)單元六核Ga6（OH）4O26簇由兩個Ga（OH）2O4八面體和四個Ga（OH）O5八面體連接而成，經(jīng)草酸跟橋連而成，具有光致發(fā)光的三維框架結(jié)構(gòu)的磷酸鎵鹽NTHU-6。Yang等[15]首次合成了氧基氟鈦磷酸簇K16Ti10P4O16F44，其中[Ti10P4O16F44]16-包含4個PO4四面體、兩個TiO2F4八面體、兩個TiO3F3八面體和6個TiOF5八面體，形成以[Ti10P4O16F44]16-陰離子簇的三維超分子結(jié)構(gòu)。Kong等[16]發(fā)現(xiàn)了目前核數(shù)最高的稀土簇化合物，采用Br-為模板，利用D/L-蘇氨酸配體在強(qiáng)堿性介質(zhì)中，合成了D/L-手性的60核稀土簇合物。

5 展望

隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，晶體材料的研究日益深入，各種性能的晶體材料日新月異，如分子的吸附與分離、分子與離子交換、多項催化、手性、光電磁性等晶體材料。通過選擇特定幾何構(gòu)型的中心金屬離子和特殊的有機(jī)配體可以在一定程度上實現(xiàn)晶態(tài)材料的定向設(shè)計和合成[17]，同時，還可以通過選擇功能性的中心金屬離子和具有功能官能團(tuán)的有機(jī)配體賦予目標(biāo)晶態(tài)材料以光、電、磁、手性拆分和催化等功能，還將進(jìn)一步拓展其在電子、光學(xué)、磁化學(xué)、催化以及生物模擬等諸多領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。

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