新型晶态离子交换材料
核燃料循环过程中不可避免地产生放射性废物，放射性核素在处理与处置过程中常以离子的形式存在，易迁移、转化，给环境带来潜在的放射性污染风险。这类污染具有辐射损伤、生物累积、毒性高、危害大的特点，会对人类的生存与发展造成巨大威胁。因此，开发能够有效去除放射性离子的新材料对放射性废液处理具有重要意义。
针对从复杂环境体系中高效、高选择性富集和去除放射性核素这一放射化学领域的难题和迫切需求，在团队负责人冯美玲研究员的带领下，我们多年一直致力于开发应用于放射性废液处理的新型晶态离子交换材料。发展了“利用碱金属离子/质子化小分子有机胺与放射性核素进行离子交换”的策略，设计合成若干系列的层状和微孔金属硫化物、金属含氧酸盐等新型晶态离子交换材料，以实现对放射性核素进行高效的固相-离子识别和分离；利用单晶结构解析、EXAFS、理论计算等手段揭示了放射性核素吸附行为与材料微观结构之间的构效关系；通过调控材料的开放骨架、活性作用位点、结构柔性响应等，实现了对放射性核素吸附效率、选择性等性能的提升。在放射性污染控制研究领域取得创新性研究成果。
（一）新型金属硫属化物离子交换材料
借助S2-、Se2-（Lewis软碱）对放射性离子的亲和力、硫属化物框架结构的柔性，设计合成了系列层状和三维微孔硫属化物离子交换材料，实现了复杂环境条件下对Cs+、Sr2+、UO22+等离子的快速、高选择性（Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 8623，热点论文；授权专利：ZL 200810071790.7；J. Mater. Chem. A 2015, 3, 5665；J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12578；J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 4314；J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 11133；Chem. Mater. 2020, 32, 1957; ACS ES&T Water 2021, 1, 2440；Chem. Eng. J. 2021, 420, 127613; Environ. Sci. Adv. 2022, 1, 331；Chem. Eng. J. 2022, 429, 132474）。特别是在强酸性条件下高选择性捕获Cs+离子方面取得重要突破，并阐释了在强酸性条件下H3O+离子对Cs+离子选择性捕获的影响机制（Nat. Commun. 2022, 13, 658）。
（二）金属含氧酸盐离子交换材料
发展高稳定金属含氧酸盐离子交换材料，利用含氧酸盐阴离子框架上的M-O活性位点与核素离子的相互作用、模板阳离子的可交换性，实现对Ln3+、Cs+等离子的高选择性捕获（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 1878；J. Hazard. Mater. 2022, 443, 128869；Chem. Eng. J. 2023, 460, 141697）。
（三）金属-有机框架离子交换材料
金属-有机框架由于其高度有序的多孔结构，具有丰富的功能基团可作为活性位点，在去除核素离子方面表现出了一定优势（J. Mater. Chem. A 2018, 6, 3967; JACS Au 2022, 2, 492；Acta Chim. Sinica 2022, 80, 640），包括研发了稀土草酸盐可高效捕获Sr2+离子，探讨了三维阴离子型稀土草酸框架捕获Sr2+离子的影响因素（Chem. Eng. J. 2022, 435, 134906）。
此外，发表了多篇综述性文章（Coord. Chem. Rev. 2016, 322, 41；Chem. Rec. 2016, 16, 582; Chinese J. Struc. Chem. 2020, 39, 2157），对该领域的工作做了系统的总结和展望。
该研究方向目前/曾经由以下项目基金支持：国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目、国家自然科学基金面上项目（3项）、国家自然科学基金青年项目、国家青年拔尖人才支持计划项目、福建省青年拔尖人才、福建省自然科学基金“杰出青年”项目、福建省自然科学基金面上项目（2项）、福建省青年人才项目、中国科学院青年创新促进会专项基金、中国科学院海西研究院融合发展基金、中国科学院海西研究院“春苗”青年人才专项等。
杂化金属卤化物发光材料
结合有机材料和无机材料而得到的有机-无机杂化材料在新型发光材料的研究上展现出了诱人的前景。其中，有机-无机杂化金属卤化物又由于合成方法简单、成本低廉、功能丰富、性能优越等特点而更加引人注目。我们的研究致力于将有机阳离子（包括卤化物离子液体、有机铵盐、有机膦盐等）、ns2电子构型的主族金属离子Sb（III）、Bi（III）、Pb（II）、Te（IV）以及过渡金属离子Mn(II)等的卤化物、以及有机配体进行组装，形成组成多样、结构类型与尺寸可调、高光效且廉价的发光金属卤化物、卤簇材料，并探索了它们在LED发光、信息加密与防伪、荧光可复写纸、传感等领域的应用。
研究主要从以下两个方面展开：
一、杂化金属卤化物发光材料的构效关系研究。
从阳离子组成与结构（支链数量、长度等），键长、键角等角度研究杂化金属卤化物结构与发光性能之间的构效关系，研究涵盖Sb基（Chem. Commun. 2015, 51, 3094-3097；Inorg. Chem. 2021, 60, 23, 17837-17845；Chem. Commun. 2021, 57, 13784-13787; Dalton Trans. 2022, 51, 4919-4926；J. Phys. Chem. C 2022, 126, 17381-17389）、Bi基（Chem. Eur. J. 2017, 23, 15795-15804；Inorg. Chem. 2019, 58, 8079-8085；Inorg. Chem. 2020, 59, 13465-13472；J. Mater. Chem. C 2021, 9, 1814-1821；Inorg. Chem. Front. 2021, 8, 4474-4481; CrystEngComm 2021, 23, 3744-3752; Dalton Trans., 2021, 50, 16406）、Pb基（J. Mater. Chem. C 2019, 7, 9803-9807；Dalton Trans. 2019, 48, 6690-6694）、Te基（Inorg. Chem. 2018, 57, 5282-5291）以及Mn基（Chem. Commun. 2019, 55, 7303-7306）杂化卤化物。于2021年撰写综述对非质子型离子液体阳离子构筑的零维金属卤化物发光材料进行了全面的总结和展望（金建策、黄小荥等，Coordin. Chem. Rev. 2021, 214185）；
二、刺激响应性杂化金属卤化物的合成及其应用研究。
研究聚焦于调控杂化金属卤化物结构中的超分子作用力以调控其刺激响应性能的研究。包括Sb基（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 9974-9978（三重热致荧光转变）; Inorg. Chem. 2021, 60, 23, 17837-17845（溶剂变色）；Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 23373-23379（多米诺相变））、Pb基（Chem. Eng. J. 2021, 424, 130544（热致变色））杂化卤化物。于2020年应邀撰写综述介绍了杂化锑、铋卤化物中的相变与荧光转变（申南南、黄小荥等，CrystEngComm 2020, 22, 3395-3405）；2022年应邀撰写综述介绍了杂化金属卤化物这类新型刺激响应荧光材料（王泽平、黄小荥，Chem. Eur. J. 2022, 28, e202200609）
该研究方向目前/曾经由以下项目基金支持：国家自然科学基金重大研究计划培育项目（1项）、国家自然科学基金面上项目（1项）、国家自然科学基金青年项目（1项）、福建省自然科学基金面上项目（1项）、福建省自然科学基金青年基金项目（1项）。
新型团簇基晶体
团簇，是介于单个原子和体相结构之间的一种特殊存在形态。基于团簇的复杂多级结构具有独特的结构特征和性能。本研究方向负责人为胡冰副研究员。我们致力于利用结构剪裁等策略，设计合成不同体系（异金属氧（卤）化物、稀土硫氧化物等）的新颖团簇；并利用团簇作为构建单元，发挥各层级构建单元易于定向设计的优势，通过层级组装等有效方式，精准构筑原子精确的团簇多级结构；明晰各层级构建单元及功能连接组分的组成、构型和尺寸对团簇多级结构构筑的影响机制，揭示组装中的结构演化过程，从原子层面深入理解团簇多级结构的组装机理，从而为新型团簇多级结构的精准定向组装提供开拓性思路，并进一步研究所得团簇基材料的催化、磁性、传导、离子交换等性能（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202219025；Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 8110；Chem. Commun. 2019, 55, 7442；ACS Appl. Mater. & Interfaces 2020, 12, 26222；Dalton Trans. 2020, 49, 3849-3855；Dalton Trans. 2014, 43, 10064；Dalton Trans. 2012, 41, 9879）。
该研究方向已获得多项基金支持：国家自然科学基金青年项目（1项）、973项目子课题（1项）、福建省自然科学基金面上项目（1项）、福建省自然科学基金青年基金项目（1项）。
金属硫属光催化和电池材料
面向能源和环境问题，开发新型清洁可再生能源已迫在眉睫。金属硫属化物由于其储量丰富且具有独特的物理和化学性质，在能源领域显示出巨大的应用潜力。离子液体的特殊物化性能和提供的“离子反应环境”则有利于获得在其他合成条件下或媒介里很难或者无法得到的具有新颖结构或特殊形态的材料。基于此，本研究方向致力于利用离子液体辅助设计合成新型晶态硫属化物以及金属硫属化合物基复合材料，并开发其在光催化以及电池方面的应用。
方向负责人为胡倩倩副研究员，拟开展的工作包括以下三个方面：
（一）利用离子液体同时作为溶剂、反应物、模板剂和稳定剂，获得具有超大微孔、层状、一维或孤立超四面体簇结构的晶态硫属化物（Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11395；Chem. Sci. 2012, 3, 1200；Chem. Commun. 2013, 49, 181；Dalton Trans. 2018, 47, 5977；Chem Asian J. 2016, 11, 1555；Dalton Trans. 2016, 45, 9523；Dalton Trans. 2015, 44, 7364），开发所得化合物在光催化产氢或降解染料方向的应用（Inorg. Chem. 2015, 54, 5874；Cryst. Growth Des. 2018, 18, 962；Inorg. Chem. 2019, 58, 5126；Dalton Trans. 2020, 49, 5020；Chem.-Eur. J. 2020, 26, 1624；ChemistrySelect 2022, 7, e202200585；Chem. Eng. J. 2023, 451, 138670，ChemPlusChem 2020, 85, 2487（综述）；
（二）通过简单的反应宏量制备含金属的离子液体前驱体，利用这类前驱体作为组装媒介及形貌调控剂制备金属硫属复合材料，应用于光催化以及锂、钠离子电池（Adv. Mater. Interfaces 2019, 6, 1900038；Sustain. Energ. Fuels 2019, 3, 701-708；RSC Adv. 2016, 6, 9835；Nanoscale 2020, 12, 12336；ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 40562；J. Solid State Chem. 2021, 296, 122022；Dalton Trans. 2021, 50, 16519-15627；RSC Adv. 2021, 11, 33344；Dalton Trans. 2023, 52, 1711-1719；Electrochim. Acta. 2023, 439, 141671）；
（三）利用离子液体对低维（一维、二维）金属硫属化合物材料进行表面改性和修饰以提升其光催化或电池性能，并从其组成与结构、分子/原子间相互作用关系等方面，明晰其结构与性能之间的构效关系以及相应反应机理。
该研究方向目前/曾经由以下项目基金支持：国家重大研究计划培育项目（1项）、国家自然科学基金面上项目（1项）、国家自然科学基金青年项目（2项）、福建省自然科学基金面上项目（1项）、福建省自然科学基金青年项目（1项）等。
配聚物光电功能材料
致力于设计合成碱金属、碱土金属、p区金属配聚物，并系统开展以下三方面的研究：
（一）借助配位化学手段对传统无机半导体材料进行配位剪裁，如通过碱金属离子与有机配体配位诱导将碘化亚铜块材剪裁成簇、链、层的结构基元，限域生长在配聚物框架中，研究所得材料在气敏领域（氮氧化物、硫化物气体分子等）的应用，赋予传统半导体材料全新结构与应用（授权专利：一种无机-有机杂化化合物晶体KCuIL及其制备方法和应用，202111447940.1）。
（二）通过选择含特定生色团的有机配体与镁、钙等碱土金属离子组装成发光配聚物，开发其对有机小分子、金属离子等荧光传感检测（Materials 2023, 16, 577；J. Mater. Chem. C 2020, 8, 16784-16789, hot paper；J. Mater. Chem. C 2020, 8, 6820-6825；J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 6426；Chem. Sel. 2018, 3, 4884-4888；Inorg. Chem. 2017, 56, 7397；Dalton Trans. 2017, 46, 12597等）、白光发射（Chem. Sci. 2022, 13, 1375–1381；Chem. Commun. 2015, 51, 157-160；J. Mater. Chem. C 2016, 4, 2438-2441等）、白光LED器件（Chem. Eur. J. 2016, 22, 1334-1339等）等领域的应用；结合研究方向已取得成果，围绕碱土配聚物相关进展撰写综述（Chinese J. Struct. Chem. 2020, 39, 2102-2114；Coord. Chem. Rev. 2019, 399, 213025）。
（三）以配聚物为前驱体，通过热解等手段制备纳米功能材料，开发材料在电池材料、电催化、放射性离子去除方面的应用（Dalton Trans. 2018, 47, 2810-2819；CrystEngComm 2015, 17, 4288–4292, inside cover等）。
该研究方向已获得多项基金支持：国家自然科学基金面上、青年基金各一项、福建省自然科学基金面上及青年基金各一项。
