多金属氧酸盐(简称：多酸,POMs)是一类由钒、钼、钨等过渡金属为骨架结构组成的氧簇类化合物,从最初的发现到如今,已经有近两百年的历史。随着现代科学技术的进步,借助于先进的科学仪器和表征手段,使得多酸在结构基础和功能应用方面都取得了更大的进展,已经成为一个发展迅速,交叉面广得研究领域。其中,多酸的功能化修饰成为多酸研究领域的一个热点方向,在经典多酸结构认识的基础上,借助于多种修饰方法,通过对多酸结构进行衍生化,从结构上丰富了多酸的种类,从性能上拓展了多酸分子的应用领域。本文基于功能化修饰多酸的基本思想,紧密围绕着利用结构修饰单元,借助有机化学反应的可控性,来修饰多酸分子。从而引导多酸分子的有序组装,制备出了一系列结构稳定,性能独特的多酸-有机杂化体系结构。一方面,将多酸分子和不同维度的材料分子相结合,实现多酸分子在不同维度材料上的嫁接修饰。另一方面,以多酸分子为基础,制备合成骨架中包含多酸分子的不同维度的功能材料,研究了它们在的结构性质特点和功能应用。主要研究内容如下：1.将光敏型共轭分子偶氮苯结合不同长度的有机碳链引入到空位多酸SiW11体系中,构筑了一类头部是多酸分子,尾部是偶氮苯分子的两亲分子材料,研究了该类材料在混合溶剂条件中的组装行为和规律,实验结果表明,偶氮苯分子的引入,大大提高了多酸分子在混合溶剂中组装的有序度。随着溶剂极性的增加,多酸两亲分子从最初的表面光滑的球形结构慢慢转变成表面有褶皱的球形结构,最后转变为内部结构排练高度有序的排列的棒状结构。同时,借助了先进的离子迁移质谱技术(IMS-MS),定量化的测得多酸偶氮苯两亲分子,随光照变化前后几何构型上尺寸大小的变化情况。2.将空位多酸分子SiW11通过共价键的修饰方法连接到了一维材料碳纳米管上,实验结果表明,多酸分子不仅可以被稳定的固定在碳纳米管材料表面,而且借助碳纳米管刚性结构的特性,多酸分子形成了均匀的单分子分散,而且整个过程中碳纳米管依然保持稳定的结构特点。将碳纳米管多酸杂化材料作为锂离子电池阳极材料,测试其电极容量性能,杂化材料显示了很高的储锂性能,在0.2mA cm之电流密度下,比容量为759mAhg-1,而且在充放电循环100次之后依然保持很高的稳定性。3.借助高分子化学知识,针对具有两个修饰位点的多酸分子结构,通过修饰,制备了骨架结构中以多酸分子为主链的一维聚合物材料。我们将香豆素分子共价修饰到多酸分子体系中,通过光照,促使香豆素分子之间发生Diels-Alder聚合反应,形成了主链含多酸分子聚合物分子；研究了多酸-香豆素分子之间通过共价键连接产生的电子传递效应,使得分子在不同波段光照射下发现可逆的颜色变化现象,得到了一类随光照变化发生可控聚合和解离的光敏性材料,通过成膜技术,制备了一类光敏性薄膜。4.通过分子设计和配位化学研究,设计合成了一类双咪唑环配体,通过金属配位形成了一类双核铜阳离子配合物,从晶体结构上认识分子配合过程,借助电子顺磁共振技术,研究了双核铜配合物在溶液中的组装形式,通过对配合物稳定性的研究,为后续功能阳离子修饰多酸分子提供了实验基础。通过对多酸分子进行功能化,借助共价键和非共价键作用,将其它功能性分子引入到了多酸学科的研究中,带来了很多新的结构和特性,不仅丰富了多酸学科的研究,更增加了多酸的应用领域。