무기 화학의 최신 개발

Chen Rongliang Wenping

(중국 국립자연과학재단 화학과학과, 베이징 100085)

최근 몇 년간 중국의 무기화학이 진흥되고 있다. 중국국가자연과학기금회 등 재단의 지원으로 기초연구가 눈부신 진전을 이루고 수많은 성과를 거두었으며 청년 및 중년 전문가 집단의 성과가 돋보였다. 일부 전문가는 과학 연구 결과의 변혁과 산업화에서 뛰어난 성과를 거두었으며, 일부 전문가는 국제적인 고급 전문 잡지인 Science, Accounts of Chemical Research, Angew.Chem.Int.ed., J. Am. 다수의 영향력 있는 과학 논문이 출판되었습니다. 불완전한 통계에 따르면, 유명한 화학 저널인 Angew. 논문은 44편이 게재됐고 그 중 무기화학 분야 전문가가 게재한 논문이 18편으로 전체의 41%를 차지했다. 특히 지난 2년 동안 본토 학자들은 Angew.Chem.Int.Ed.***에 30편의 논문을 발표했고, 무기화학 분야의 전문가들은 16편의 논문을 발표했는데 이는 급속한 성장이다. 지난 10년 동안 본토 학자들은 J. Am. Chem. Soc.에 53편의 논문을 발표했고, 무기화학자들은 11편의 논문을 발표했는데, 이는 유기화학 분야의 전문가들이 8편의 논문을 발표한 것입니다. Angew.Chem.Int.Ed.; Am.Chem. 우리는 중국 국립 자연과학 재단의 자금 지원을 통해 화학 분야가 계속해서 기초 연구에서 획기적인 발전을 이루고 새로운 분야를 개척하며 국제적으로 선도적인 독창적인 연구 작업을 수행할 수 있다고 믿습니다. 무기 화학은 다음과 같은 측면에서 놀라운 성과를 거두었습니다.

1. 중국 과학 기술 대학의 Qian Yitai와 Xie Yi 연구팀은 열수 연구를 기반으로 유기 시스템을 설계하고 구현했습니다. 합성 새로운 무기화학반응을 이용하여 상대적으로 낮은 온도에서 일련의 비산화물 나노물질을 제조했습니다. 용매열 합성의 원리는 수열 합성의 원리와 유사하며, 밀봉된 시스템에서 화학 반응을 달성하기 위해 물 대신 유기 용매를 사용합니다. 280°C에서 벤젠에 포함된 GaCl3 및 Li3N을 반응시켜 나노-GaN을 제조하는 그들의 연구는 Science에 게재되었습니다. 리뷰어는 다음과 같이 말했습니다. "이 기사는 매우 낮은 온도에서 벤젠 열적 준비라는 두 가지 흥미로운 연구 결과를 보고했습니다. 결정질 GaN; 준안정 입방체 이전에는 초고압에서만 나타났던 암염상이 관찰되었습니다..." 이 기사는 사이언스(Science) 및 기타 출판물에서 60회 인용되었습니다. InAs는 톨루엔의 용매열 환원에 의해 제조되었으며, KBH4의 존재 하에서 저독성 원소 As와 InCl3를 반응시켜 나노-InAs를 제조하였고, 논문이 게재되었습니다. in Chem. Mater. on; 700°C에서 CCl4와 금속성 Na 사이의 Wurtz 유사 반응이 발생하여 이 연구가 Science에 발표된 직후 미국 화학 및 과학 연구소에서 "금으로 변했다"고 평가했습니다. Engineering News"; 용매열 방법을 사용하여 합성 1차원 CdE(E=S, Se, Te), 해당 기사가 Chem. Mater.에 게재됨; 금속 Na를 사용하여 CCl4 및 SiCl4를 400°C에서 환원하여 제조하는 작업 -차원 SiC 나노막대는 Appl. 나노물질: AgMS2 및 CuMS2(M=Ga,In) 논문은 Chem. Commum. 및 Inorg. Chem.에 게재되었으며 일부 칼코게나이드 나노물질의 용매 제조는 성공적으로 이루어졌으며 1차원 셀렌화물에 대한 연구도 이루어졌습니다. J. Am. Soc. 및 Adv. Mater.에 게재되었으며, 준안정상의 확인: Co9S8과 같은 무기열 합성은 Inorg.에 게재되었습니다. 암염 GaN의 준안정상의 높은 안정성 분해능 전자현미경 식별 작업이 Appl.

2. 길림대학교 Feng Shouhua와 Xu Ruren 연구그룹은 수열합성 기술을 적용하여 단순반응 원료로부터 나선형 구조를 갖는 M(4,4'-bipy)2(VO2)2를 성공적으로 합성했다. (HPO4)4(M=Co; Ni). 이 두 화합물에서는 PO4 사면체와 VO4N 삼각 쌍뿔이 산소 원자와 교대로 배열되어 새로운 V/P/O 무기 나선형 사슬을 형성합니다. 구조에는 왼손잡이 및 오른손잡이 V/P/O 나선형 체인이 있습니다. 이러한 왼쪽 및 오른쪽 나선 사슬은 엄격하게 교대로 이루어지며 M(4,4'-bipy)2 구조 단위로 연결되어 열린 3차원 구조를 형성합니다. 무기 나선형 사슬의 형성은 M(4,4'-bipy)2 구조 단위에 있는 두 개의 바이피리딜 강성 분자와 두 개의 인접한 나선형 사슬에 있는 바나듐 원자의 조정에 의해 생성된 당기는 힘에 기인합니다.

연구 결과는 Angew. Ed. 2000, No. 13, 2325-2327에 게재되었습니다.

무기 수열 합성의 국제 최전선 분야에서 체계적이고 혁신적인 연구 활동을 고려하여 길림대학교 무기 합성 및 제조 화학 국가 중점 연구소의 Feng Shouhua 교수와 Xu Ruren 학자가 초청되었습니다. 2001년 미국 화학회의 "Chemistry"에 기고했습니다. "Research Review"(Accounts of Chemical Research) 및 리뷰 논문을 작성합니다. 리뷰 제목은 "열수 합성의 새로운 재료"(Acc. Chem. Res., 34(3), 239?/FONT>247, 2001)입니다. 이 기사는 미세 다공성 결정, 복합 산화물 및 복합 불화물, 무기/유기 복합 재료; , 생활, 환경 및 사회 문제.

3. Nanjing University의 Xiong Rengen, You Xiaozeng 등은 광학 활성 제올라이트의 조립 및 키랄 분리 기능 측면에서 키랄 및 촉매 기능을 갖춘 무기-유기 하이브리드 다차원 구조를 설계하고 합성했습니다. 그들은 광학 활성 천연 유기 약물(퀴닌)을 변형하고 이를 금속 이온과 자가 조립하여 광학 분해(또는 알코올과 3-메틸을 선택적 포함할 수 있는 라세미 2-부탄올)를 형성하는 리간드로 사용했습니다. -2-부탄올은 분해율이 98% 이상인 3차원 다공성 제올라이트입니다. 이 제올라이트 유사 물질의 성공적인 설계에서 우리는 주로 다음 요소를 고려했습니다: 음의 1가 음이온을 갖는 리간드(외부 음이온이 홀을 차지할 가능성 제외), 소수성과 친화력을 향상시키기 위해 많은 수의 유기 부분을 갖는 리간드; 그룹, N, OH 및 기타 그룹은 리간드에만 존재하므로 리간드는 양쪽성 키랄 중심을 갖습니다(4). 이는 분리될 수 있는 최초의 광학 활성 제올라이트로서 매우 중요하고 의미 있는 것으로 간주됩니다. (2001, 40, 4422-4425) 뜨거운 종이.

4. 중국과학원 푸젠 재료구조연구소의 홍마오춘(Hong Maochun), 우신타오(Wu Xintao) 등은 Angew. Int. Ed., J. Am. Soc., Chem. Comm., Inorg. Chem.

나노미터 크기 금속분자 케이지의 합성, 구조 및 성능 연구에서 유기 가교 리간드와 금속 이온의 시너지 효과와 구조적 조절을 고려하고, 세자리가 연결된 나노미터 크기의 금속 분자 케이지를 설계하고 합성했습니다. 피리딘 고리와 중앙 분리체가 유연한 티오에테르를 통해 연결된 유기 황과 질소의 리간드 tpst와 2가 니켈, 팔라듐 또는 백금 이온의 자기조립 반응을 통해 A 큐빅 금속-을 구축하는 데 성공했습니다. Oh 대칭형 유기 케이지 [Ni6(tpst)8Cl12]가 개발되었으며, 케이지 부피가 1000μ3을 초과하고 다양한 이온과 용매 분자를 동시에 수용할 수 있습니다. 케이지는 100°C에서 안정적이며 작은 분자가 케이지에 들어오고 나갈 수 있는 12개의 크고 가변적인 창을 가지고 있습니다. 이는 지금까지 밝혀진 단결정 구조의 금속-유기 케이지 중 최대 규모이다(J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4819-4820).

대형 기공을 갖는 새로운 유형의 금속-유기 거대다공성 분자형의 합성, 구조 및 특성이 연구되었습니다. 이 분야의 연구 작업은 주로 적합한 기공 크기와 모양을 가진 복합 폴리머를 설계하고 합성하기 위한 적합한 유기 리간드의 합성에 중점을 두고 있습니다. 그들은 점차적으로 tpst 리간드와 1가 금속 이온을 조립하여 이온과 작은 분자를 동시에 수용할 수 있는 나노 크기의 튜브를 갖춘 1차원 폴리머 [Ag7(tpst)4(ClO4)2(NO3)5]n을 만들었습니다. 이는 현재 금속-유기 나노튜브를 갖는 유일한 1차원 폴리머입니다.

또한 그들은 나노 크기의 기공을 갖는 새로운 유형의 분자체 형태의 [{Zn4(OH)2(bdc)3}·4(dmso)2H2O]n을 성공적으로 구축했습니다. 1나노미터에 가깝다. 프레임워크의 금속은 촉매 활성 금속 클러스터일 수 있습니다.

큰 여러자리 카르복실산 리간드를 희토류 금속 및 전이금속 이온과 반응시켜 희토류 금속 및 전이금속을 함유하고 큰 기공을 갖는 다양한 1차원, 2차원 및 3차원 고분자가 생성되었다. [Gd2Ag2(pydc)4( H2O)4]n [{Gd2Cu3(pydc)6(H2O)12}.4H2O]n , [{Gd4Cu2(pydc)8 (H2O)12}.4H2O]n , [{Gd2Zn3(pydc)6(H2O)12 }.4H2O]n, [{Gd4Zn2(pydc)8.

금속 나노와이어 및 금속-유기 나노플레이트의 합성 및 구조 연구. 일부 금속 나노와이어, 금속-비금속 나노와이어, 금속-유기 나노플레이트를 설계 및 합성하고 구조화학 연구방법을 적용하여 이들의 자기조립규칙, 공간구조, 전자구조 및 물리화학적 특성을 연구하고 공간구조를 탐구합니다. 및 성능 관계.

5. 북경 대학의 Gao Song 연구 그룹은 자성 분자 물질 연구에서 뛰어난 결과를 얻었습니다. 외부 자기장에 의존하는 특별한 자기 이완 현상입니다. K3[M(CN)6](M = FeIII,CoIII), bpym(2,2'-bipyrimidine) 및 Nd(NO3)3를 수용액에 1:1:1의 몰비로 천천히 확산시킴으로써, 첫 번째 예를 들어, 시안화물이 연결된 4f-3d 2차원 배위 고분자 [NdM(bpym)(H2O)4(CN)6]를 독특한 2차원 토폴로지 구조로 만듭니다. 동일한 구조를 갖는 두 화합물의 자기적 성질을 비교 연구한 결과, NdIII-FeIII 사이에 약한 강자성 상호작용이 있음을 확인하였다. 2K 이상에서는 장거리 자기 순서가 관찰되지 않지만 가변 온도 AC 자기 민감도는 외부 자기장이 0인 경우 일반적인 상자성 동작을 나타냅니다. 그러나 외부 자기장(2kOe)이 있는 경우 AC 자기 민감도는 느립니다. 자기 이완과 초고자기 이완은 상자성체와 스핀 유리 사이에 유사점이 있습니다. 시스템의 기하학적 스핀 좌절을 사용하여 예비 설명이 제공되었습니다(Angew. Chem. -Int. Ed., 40(2), 434-437, 2001).

금속 클러스터는 구조 단위의 초분자 집합체입니다. 희토류염 Dy(ClO4)3와 아스파르트산 수용액을 혼합하고 용액의 pH를 약 6.5로 조절함으로써 기공직경이 11.78Å인 3차원 개방골격구조 배위고분자를 합성하였다. 모노카르복실산을 아스파르트산의 디카르복실산으로 대체한 결과, 생리학적 pH 조건에서 형성된 아미노산 희토류 복합체가 분리된 사핵 큐베인 구조에서 3차원 하이퍼큐베인으로 조립된다(Angew. Chem. -Int. Edit. ,39(20),3644-6,2000).

시안화물로 연결된 3차원 강자성체. 4차원 금속 이온 Ru(III)에 의해 안정화된 디시아노 착물 [RuIII(acac)2(CN)2]을 "빌딩 블록"으로 사용하고 3차원 금속 이온 Mn(II)과 반응하여 시안화물 가교가 합성되었습니다. 다이아몬드와 같은 구조가 연결된 차원 배위 중합체. 자기 연구에 따르면 Ru-Mn은 강자성 상호 작용을 나타내고 3.6K 미만에서 장거리 강자성 배열을 나타냅니다. 이것은 Ru(III)를 함유한 최초의 분자 강자성체입니다.

Cu(en)(H2O)2SO4 수용액을 K3[Cr(CN)6]의 물-에탄올 용액에 천천히 확산시켜 새로운 시안화물-가교 3차원 배위 고분자를 얻습니다. 구조[ Cu(EtOH)2][Cu(en)]2[Cr(CN)6]2, 자기 연구에 따르면 Cr-Cu는 강자성 상호 작용을 나타내고 57K 미만에서 장거리 강자성 정렬을 나타냅니다. 이는 구조적 및 자기적 특성을 갖춘 최초의 Cr-Cu 3차원 분자 자석입니다(Angew. Chem.-Int. Edit., 40(16), 3031-3, 2001; J. Am. Chem. Soc., 123, 11809-10, 2001).

6． Tsinghua University의 Li Yadong 연구 그룹은 새로운 1차원 나노구조의 준비 및 조립에 있어 뛰어난 진전을 이루었습니다. Li Yadong 연구팀은 준층 구조 특성을 갖는 금속 비스무스로 형성된 새로운 유형의 단결정 다중벽 금속 나노튜브를 최초로 발견했으며 관련 연구 결과는 Journal of the American Chemical Society(J. Am)에 게재되었습니다. Chem. 123(40), 9904~9905, 2001). 이는 세계 최초로 금속으로 형성된 단결정 나노튜브로, 비스무트 나노튜브의 발견은 무기나노튜브의 형성 메커니즘과 응용 연구에 새로운 과제와 주제를 제시하고 있다.

또한 합성 유기 및 무기 층 구조를 전구체로 사용하여 금속 텅스텐 단결정 나노와이어와 고품질 WS2 나노튜브를 합성하도록 설계했으며 소각 X선 회절 및 고해상도 전자현미경을 사용하여 미세 구조 생성 라멜라 전구체부터 나노튜브까지 라멜라 컬링 메커니즘에 대한 분석 및 상세한 연구는 1차원 나노와이어 및 나노튜브의 합성을 위한 새로운 방법과 아이디어를 제공합니다. 이 분야의 연구는 German Applied Chemistry(Angew. Chem. Int. Ed. 41(2), 333~335, 2002) 및 Journal of the American Chemical Society(J. Am. Chem. Soc. 124(7))에 게재되었습니다. , 1411~1416, 2002)에 있다.

7. 동북사범대학교 왕은파 연구그룹은 다금속 산소 클러스터 연구에서 선두 위치에 있다. 그는 다금속 산소 클러스터 결정과 다금속 산소 클러스터의 기능성 재료의 설계 및 합성 분야에서 큰 성과를 거두었습니다. 왕은보 연구팀은 독일 응용화학(German Applied Chemistry), 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society) 등 고급 국제잡지에 다수의 논문을 게재해 폭넓은 주목을 받고 있다.

1차원 산화물 나노와이어, 리본, 튜브는 다양한 응용 시나리오로 인해 많은 주목을 받아왔습니다. Li Yadong 등은 액상 반응 경로를 통해 온화한 조건에서 고품질 a 및 b 이산화망간 나노와이어와 나노막대를 성공적으로 합성했으며 동시에 제품의 상 형성을 제어했습니다. 또한 단결정 MoO3 나노리본과 티타네이트 나노튜브도 합성했다. 이 연구의 일부는 J. Am. Soc. 124(12), 2880~2881, 2002.

최근 몇 년간 무기화학이 이룩한 눈부신 발전은 주로 고체재료화학과 배위화학에서 나타나며 어느 정도 국제발전과 보조를 맞추고 있다. 전통적인 무기화학의 관점에서 볼 때, 생무기화학과 방사화학에 대한 연구는 뒤쳐져 있습니다. 중국국가자연과학재단 정책국, 화학과, 중국과학원 화학과의 공동 지원으로 3월 5일부터 7일까지 선전에서 생무기화학 발전전략 세미나가 개최됐다. , 2002. 이번 회의에서는 국내외 생무기화학의 발전과정과 현재 생명과학과 화학의 교차발전에 있어 강력한 추진력과 상호발전 추세를 분석하였다. 중국의 생무기화학은 1980년대부터 발전하기 시작했는데, 그때는 세계에 비해 10년 정도 뒤쳐져 있었다. 10년 이상 중국국가자연과학재단의 지속적인 지원과 생물무기화학에 종사하는 모든 연구자들의 노력으로 생물무기화학 연구는 10년 만에 세 단계로 도약했으며 연구대상도 생물소규모에서 상승했다. 분자 리간드에서 생물학적 거대분자에 이르기까지, 최근에는 분리된 생물학적 거대분자 연구에서 생물학적 시스템 연구에 이르기까지 세포 수준의 무기 화학 연구가 시작되었으며, 연구 수준이 해마다 향상되었습니다. 중국은 금속 착물과 생물학적 고분자 사이의 상호 작용, 금속 단백질의 구조와 기능, 금속 이온의 생물학적 효과의 화학적 기초, 무기 의약 화학 및 생광물화 분야에서 상대적으로 연구 방향을 정하고 있으며, 연구팀은 점점 더 많은 연구 방향을 확보하고 있습니다. 더 젊다. 그러나 중국의 전반적인 생무기화학 수준은 연구비 투자가 부족하고 연구주기가 길기 때문에 여전히 국제 수준에 뒤떨어져 있다. 그러나 가장 두드러진 문제는 뛰어난 젊은 연구인력이 부족하다는 점이다. 방사화학 연구에서도 위와 같은 특징이 나타나며, 가장 중요한 것은 젊은 연구 인재들이 두각을 나타낼 수 있도록 지원하는 것입니다.