四价镨掺杂D-蛋氨酸共价修饰碲钨酸盐的质子传导与光致变色特性研究

　　本研究通过一锅自组装法成功合成新型四价镨掺杂D-蛋氨酸共价修饰碲钨酸盐NaH15 {[Te4 W44 O151 (OH)2 (H2 O)4 (D-met)2 ][Pr2 (H2 O)8 (D-met)]2 }·54H2 O，解决了有机-无机杂化多金属氧酸盐(POMs)在质子传导材料领域的结构设计难题。该化合物展现出1.38×10?2 S·cm?1 的高质子电导率和0.735分钟快速光致变色响应，为功能化POMs材料开发提供新思路。

　　

在功能材料领域，有机-无机杂化多金属氧酸盐(Polyoxometalates, POMs)因其可调控的电子结构和多样的功能特性，已成为催化、光电转换等领域的研究热点。然而，传统POMs材料存在质子传导效率低、响应速度慢等瓶颈问题，尤其碲钨酸盐(TeT)体系的功能化研究更是鲜有报道。河南某研究团队在《Journal of Molecular Structure》发表的研究成果，通过创新性地将D-蛋氨酸(D-met)共价修饰到四价镨(Pr³⁺
)掺杂的碲钨酸盐骨架上，成功开发出兼具高效质子传导和快速光致变色的新型杂化材料。

研究采用一锅自组装技术，通过精确调控Na₂
WO₄
·2H₂
O、Na₂
TeO₃
、D-met和PrCl₃
·6H₂
O的配比，在pH 2.5-2.8条件下构建了具有[Te₂
W₁₉
O₆₈
]^14–
结构单元的杂化体系。交流阻抗谱(AC-EIS)和紫外-可见光谱等表征手段揭示了材料的性能特征。

【合成】
通过Te/W摩尔比优化和D-met配位调控，获得由四个[TeW₉
O₃₃
]^8–
片段包裹[W₈
O₁₉
(OH)₂
Pr₄
(H₂
O)₂₀
(D-met)₄
]¹⁶⁺
簇的独特结构，D-met通过W-O-C键直接锚定在POM骨架上。

【质子传导性能】
二维孔道内的氢键网络形成高效质子传输通道，AC-EIS测试显示在最佳条件下质子电导率达1.38×10^?2
S·cm^?1
，显著优于多数报道的POMs基材料。

【光致变色特性】
Te原子的孤对电子和Pr³⁺
的f-f跃迁协同作用，使材料呈现快速光响应特性，着色半衰期t_1/2
仅0.735分钟，且具备良好的可逆性。

该研究首次实现了氨基酸共价修饰碲钨酸盐的可控合成，其结构特征表现为：1）TeO₃
三角锥单元作为活性位点稳定框架；2）D-met的N-H键促进有机-无机界面电荷转移；3）[Pr₂
(H₂
O)₈
(D-met)]₂
片段通过氢键扩展形成三维网络。这种"分子 Lego"策略为设计多功能POMs材料提供了新范式，在智能传感器、质子交换膜等领域具有重要应用前景。国家自然科学基金(22071043)和河南省科技攻关项目(242102230113)为本研究提供了支持。