近日，我室陈嘉嘉教授在多金属氧酸盐的组装可视化及可控合成领域取得重要进展，相关研究成果以“Real-Time Tracking of Molecular Cluster Assembly and Precise Hierarchical Reassembly into Pure POM Host-Guest Architecture” 为题发表在Chemical Science （DOI: 10.1039/D5SC07121F）。

多金属氧酸盐是一类结构多样、功能可调的无机纳米团簇，在催化及能源存储与转换等领域具有广阔的应用前景。然而，传统研究依赖产物表征，难以直接获取团簇组装过程关键的中间建筑单元，使团簇的动态组装机制缺乏清晰准确。这一局限进一步制约了多酸结构的可设计性与性能的可调控性，成为推动该领域发展的关键瓶颈。

针对上述问题，陈嘉嘉教授团队将精准流动化学合成技术与工况拉曼光谱相结合，构建了具有“在线监测”功能的可控反应体系，成功追踪了WO42-前驱体到{P2W18}团簇的完整演变路径。基于对组装机制的理解，团队开展了“精准组装”策略：以关键中间体{PW9}作为“次级建筑单元”，在碱金属离子诱导下组装形成“三级建筑单元”{PW9}8；随后，部分未参与组装的{PW₉}单元作为模板，进一步构建出纯多酸主客体结构{PW9}2@{ PW9}8。相比单一{PW9}不可逆、受限氧化还原行为，{PW9}2@{ PW9}8表现出显著的多步、多电子氧化还原特性，并在多个特定电位下显示出优异的电化学活性。

本研究创建的流动合成—可视化体系，为揭示分子簇动态组装提供了有力工具，实现了多酸组装从“经验合成”到“精准设计”的转变，为深入理解团簇结构的动态组装机制与逐级组装奠定了基础。

该工作在陈嘉嘉教授的指导下完成。我院2022级博士生朱凯玲、博士后李科为论文的共同第一作者，工程师冯柳宾、西南大学杨乐副教授参与了部分工作。该研究工作得到国家自然科学基金(NSFC, 22441030, 22393901, 22021001, 22272143)、国家重点研发计划项目(2021YFA1502300)、中央高校基本科研业务费专项资金(20720250005)，表界面化学全国重点实验室以及福建省自然科学基金委(2024J01213135)的资助。博士后李科同时感谢中国博士后科学基金资助项目(2024M761765)的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D5SC07121F