从事过的研究方向包括大环稀土穴合物功能材料的研究、金属酶(超氧化物歧化酶,锰过氧化氢酶以及固氮酶)的模型物的生物无机化学研究、锡硫多核纳米团簇化合物研究、稀土-3d过渡金属(3d-4f)异多核纳米团簇以及超分子化合物的研究，基于具有金属金属键团簇基元的新型材料以及新型吸附材料、类分子筛材料、发光材料的研究。研究领域涉及生物无机化学、无机材料化学、配位聚合物化学、固态化学，并在这些领域取得了系列成果。

 

硕博研究方向：

无机有机杂化发光材料，具体包括：

（1）探针材料：

对环境、生命体中以及化工生产过程中产生的各种挥发性有机物、硝基爆炸物、重金属离子、生物分子等物质的检测在安全、医疗、环境监测领域具有重要意义，开发能够快速、准确、低成本并可便携实时检测的方法是当前化学领域的持续研究热点。这其中发光测试法以发光信号变化为检测手段，具有检测方便、灵敏度高、快捷、取样量少等优点，被认为是极具潜力的代替传统方法的新型测试手段。发光探针以分子识别为设计基础，通过识别单元与待测物种选择性结合而导致的分子构型变化，进而引起信号基团发光性质改变的方法来对待测物种进行检测。我们的研究关注于无机有机杂化探针材料，利用该类材料结构多变、具有孔道/孔穴结构的特点，实现对待测物的选择性识别检测。

（2）余辉材料：

与仅基于单重态的荧光相比，一些涉及到三重态的发光，包括室温磷光、延迟荧光等，具有长寿命的特点，甚至在室温下具有可被裸眼观测到的可持续数分钟的发光。该类材料在光电、生化、信息储存等领域具有广泛应用前景。我们的研究关注于无机有机杂化余辉材料，利用其易于引入重原子、刚性结构以及具有配位效应的特点，设计制备发光色彩多样、寿命或发光强度可调的该类材料。

（3）刺激响应材料：

刺激响应发光材料是一类具有“智能”行为的特殊材料，其可在外部环境的刺激信号，如光、电、温度、化学物质等的作用下，表现出自身结构或状态的改变，进而以发光信号改变的形式表现出来。该类材料在纳米材料、生命科学、传感器等领域有着广泛的应用前景。我们的研究关注于无机有机杂化刺激响应材料材料，利用其结构有序可测、弱相互作用丰富的特点，设计制备可对外部刺激信号灵敏响应的该类材料。

 

本课题的研究思路是采用现代化的配位化学、有机化学、结构化学的研究方法和手段，首先设计合成合适的有机功能配体，进而与不同的金属离子结合构筑不同的分子模块(Molecular Building Blcoks, MBBs)及超分子分子模块(Supramolecular Building Blcoks, SBBs)，通过调节MBBs和SBBs的连接方式及空间排列，形成有特定结构和发光功能的有序聚集体。建立结构和发光性能之间的构效关系，从而设计、制备及改进新型发光材料。

本课题组最新成果介绍

（10）数据收集时的温度对于X-射线单晶衍射数据质量的反常影响。通过对一例具有柔性框架结构化合物的单晶衍射质量的影响因素的探索发现，室温下收集的衍射数据质量高于低温数据。深入研究发现框架结构自身热力学的稳定性是主导该晶体的Bragg衍射质量的关键因素。这一发现可促进研究者对单晶衍射学的认识，即在晶体测试过程中，衍射数据收集并非测试温度越低越好，特别是具有柔性结构的化合物的单晶。相关成果发表在《iScience》(2021, 103398)上。

框架结构自身热力学的稳定性是影响晶体的Bragg衍射质量的关键因素

（9）可精准调控机械刺激发光颜色的双发射型染料/CPs复合物。制备了系列密堆积的Dye@CP复合物，通过调节负载染料的种类和物质的量，进而实现了材料在研磨前后的光致发光颜色全光谱精准调控。我们认为染料分子的聚集诱导淬灭（Aggregation Caused Quenching，ACQ）效应和固体溶剂稀释效应（Solid Solvent Dilution, SSD），在精准调控Dye@CP复合物研磨前后发光颜色变化上，有显著的影响与作用。相关成果发表在《J. Mater. Chem. C》(2021, 9, 15165)上。

Dye@CP复合物制备示意图

（8）基于非芳香配体的配位聚合物及其复合物的室温磷光性质研究。通过Ca(Ac)₂在DMSO中重结晶得到一例新型二维醋酸钙，其具有罕见的约~4 s蓝绿色的余辉。该发光可归因于羧基的聚集诱导了非典型发色团的RTP，羧酸密度被认为对发光产生决定性作用。该工作大大拓展了构筑无机有机杂化室温磷光材料可选择的配体范围。将其作为主体基质，可对多种磷光分子进行原位痕量掺杂，实现了非典型RTP 材料的多色RTP及寿命调控，RTP颜色可从蓝一直调控至橙黄色，复合物寿命最长可达976.18 ms。相关成果发表在《Chem. Mater.》(2021, 33, 7272)上。

制备策略

醋酸钙的余辉

（7）有机磷光体/配合物基底掺杂型长余辉体系的发光性能的调控及信息加密应用。以 [Al(DMSO)₆]X₃ (X= Cl^-, Br^-)为基底，通过有机磷光体的遴选，实现了掺杂物室温磷光颜色从深蓝色到黄绿色的调节。该体系最长室温磷光寿命高达1.9 s，裸眼观测余晖时长达21 s。该体系最高室温磷光（黄色发光）量子产率达58.3%。利用双掺杂方法实现了裸眼可见的白光室温磷光，进而用于数据信息加密解密。相关成果发表在《Adv. Optical Mater.》(2020, 2000482)上。

通过有机磷光体的遴选实现对掺杂物室温磷光性能的调控

（6）有机磷光体/配合物基底掺杂型长余辉体系的研究。以不发光的[Al(DMSO)₆]X₃ (X= Cl^-, Br^-)配合物为基底，通过掺杂痕量有机磷光分子，制备出系列有机物基室温磷光复合材料。其室温磷光寿命最高可达1811.7 ms，磷光发光效率最高可达17.4 %。该基底材料具有客体分子友好的特点。卤素对阴离子通过外置重原子效应促进系间蹿跃，且可灵活调换实现对磷光性能调节。此外，通过客体分子双掺杂方法，成功制备出具有双模式、四色发光的单相复合型荧光-室温磷光材料，并示例展示了其在高级防伪领域的应用。相关成果发表在《Dyes and Pigments》(2020, 177, 108323)上。

  掺杂物的制备及室温磷光性质

（5）一例Cr³⁺探针的设计和检测行为研究----制备恢复型探针的新策略。制备了一例不发光的MOF探针，其可在水中通过恢复发光方式选择性识别检测Cr³⁺离子，最低检测限达7.52 × 10^-8 M。该研究提出了一种新的制备恢复型探针的策略：即通过晶体工程的策略，调控MOF材料的堆积形式，大大增强结构中芳香堆积作用，由此产生的自吸收效应导致探针本身发光极弱。Cr³⁺引入可显著降低探针的芳香基团间的边对面p-p作用，从而导致其自吸收效应降低，引起恢复型响应。相关成果发表在《J. Mater. Chem. A》(2021, 9, 13552)上。

探针对Cr³⁺离子的恢复型检测

（4）三发射MOF-客体型复合物传感器的构效关系及其检测机制。设计了一例新的三基色型白光复合物探针，研究发现其可更好地区分官能团位置异构/官能团异构NAC蒸气。提出了一个可以量化探针区分不同NAC蒸气能力的向量指数r；提出了影响发光复合物传感器检测/区分NACs蒸气的三个因素：NACs饱和蒸气压大小；框架孔穴与负载发光模块间的尺寸协同效应以及两者之间的弱相互作用对体系的稳定作用。基于量化计算结果明确了探针检测/识别NACs过程的电子转移机制。相关成果发表在《Sens Actuators B Chem.》(2021, 328, 129025)上。

框架孔穴与负载发光模块间的尺寸协同效应对复合物传感器的性能起关键作用

（3）三基色型白光复合物探针的组装及对氨及胺类蒸气的区分检测。以水稳的bio-MOF-1为基底材料，负载绿、红发光模块制备了系列三基色型白光发射复合物，并将其用于氨及胺类蒸气的区分检测。借助于三维识别方法和限域发光增强效应的结合可以大大提高复合物传感器的选择性，可以在11 种氨及胺类蒸气中区分出7种。此外，还对限域发光增强效应的产生及影响机制进行了深入研究。相关成果发表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》(2020, 12, 12043)上。

通过三维识别方法和限域发光增强效应的结合实现对各种胺及氨蒸气的区分

（2）三基色型白光复合物探针的组装及定量检测。采用多模块组装策略获得一例三基色型白光复合物探针，其不仅可以利用三维识别方法对溶液中的NACs及金属离子进行区分，且可以定量检测地乐酚、Fe³⁺和Al³⁺，LOD分别为0.050、0.41和0.12 ppm。相关成果作为内封发表在《Chem.-Eur. J》(2018, 24, 9555)上。

杂志的内封页

（1）三基色型白光复合物的组装及其对芳香硝基化合物（NAC）蒸气的多维传感。将绿、红发光模块负载入蓝色发光的MOF孔道中，制备出三基色型白光复合物并将其用于挥发性有机溶剂的溶液相及硝基化合物的蒸气的二维、三维识别。不同待测物种在进入复合材料孔道后会诱导其产生特征的红、绿、蓝三发射峰强度比值，实现 2 维双比率识别检测。如再加上时间维度，就可实现3 维识别检测，放大检测信号，并可实现使用一种探针对多种待测物质进行选择性、自校正识别检测。利用探针初始白色发光、颜色易变的特点，实现了对间二硝基苯蒸气的快速选择性裸眼识别。相关成果发表在《Chem. Sci.》(2018, 9, 2918)上。该论文被Adv. Mater. 2019, 1805871；Sci. China. Mater. 2019, 62(11), 1655–1678等多篇评论文章作为典型例子重点介绍。

复合物探针的多维传感示意图