二十一世纪以来,传统化石能源被大量开发和利用,人类社会进入一个高速发展的时期。但与此同时,化石能源等不可再生能源也面临日益衰竭的困境,化石能源的大量使用给环境带来了不可修复的危害。因此,寻找清洁、高效、可持续的新能源迫在眉睫。核能作为一种相对清洁、高效、可持续的能源,是理想的替代能源。铀作为一种常见的核能燃料被人们熟知,同时,铀的放射性也一直被人们所诟病。长期以来,贫铀因无法作为核燃料而被看作是一种废物,因此人们对含铀化合物性质的研究就相对较少。为了打破这一传统观点,促进对含铀化合物的合成及对其性质的研究,本课题组长期致力于含铀化合物的设计合成并积极探索其在各个领域的潜在应用,也取得了一系列初步成果。近些年来,其他一些科研工作者们也在一直努力积极探索贫铀的新应用,并且发现含铀化合物在很多方面具有独特的内在优势,例如其作为荧光材料、单分子磁体材料、超导体材料、催化材料以及吸附材料等都有一些优越的性质。在溶剂热条件下,选取柔性的H3BCPBA作为配体,通过调节合适的反应条件,我们成功地合成出一例具有铀酰特征荧光的二维铀酰有机框架材料(命名为化合物1)。其中水能引起从铀酰有机框架1到铀酰有机框架2的快速相变。当将化合物1放到一定湿度的空气中时,整个单晶到单晶的转变过程都能通过粉末X射线衍射仪监控。此外,在整个相变过程中,化合物的荧光强度也发生了变化,具体变化情况分为两个阶段:第一阶段表现为微弱的荧光淬灭,这主要是因为该阶段吸水导致荧光淬灭占主导;第二阶段则表现为明显的荧光增强,这是因为在该阶段相变明显增多,由聚集导致的荧光增强在此时占主导。结果表明最终的荧光强度是初始的四倍之多,而且在第二阶段荧光强度增强了甚至达到十倍之多。为进一步探究荧光增强的内在机理,我们选取了两个结构中相同部位的两个配体进行了密度泛函理论(DFT)理论计算。计算结果显示,由于相变导致了层状铀酰框架的层间距缩短,进而导致电子极化增强,配体之间的各种相互作用增加,彼此之间互相限制,导致晶体内部化学键的振动和转动受到限制,从而这部分的能量都以荧光发射的方式释放出来,最终导致明显的荧光增强。这是首次在铀酰有机框架中发现的AIE(聚集诱导的荧光发射)效应,也是首次在固态晶体结构中发现的AIE效应。