多核金属纳米团簇因其精美的结构、丰富的物理化学性质以及在分子磁体、催化和分子电子学等众多领域的潜在应用而备受关注。近年来,越来越多的科学研究者致力于新型多核金属纳米团簇的合成工作。其中,精心设计或选择具有不同构型和配位位点的多齿螯合配体来捕获金属离子构建金属纳米团簇已被证明是最有效的方法之一。在本论文中,我们设计合成了吡唑醇类配体,1-(羟甲基)-3,5-二甲基吡唑(HL)和1,2-双-(3,5-二甲基吡唑基)-乙二醇(H2bdped),利用上述配体合成了 10个过渡金属簇。利用X射线单晶衍射仪测定了化合物的精确结构,利用红外、紫外、X射线粉末衍射、热重等表征手段对化合物进行了基本表征。利用电喷雾电离质谱研究了其溶液行为,探究了组装机理。本论文的主要工作分为以下几章:第一章:前言部分,简要介绍了过渡金属簇的基本概念,重点介绍了过渡金属簇的合成方法及影响因素和基本的性质的研究。第二章:MgⅡ、MnⅡ和MnⅢ在水镁石结构M19团簇中的掺杂占位。我们课题组利用HL配体成功合成了Mn19团簇。本章通过在Mn19体系中控制加入Mg(NO3)2 的时间成功实现了 MgⅡ的掺杂,获得了化合物[Mn13Mg6(L)18(OH)12(N3)6]·(ClO4)6·12CH3CN(1)并对其进行了基本表征。利用电喷雾电离质谱研究了化合物1的溶液行为,通过对加入Mg(NO3)2前后的反应母液进行了质谱监测,研究了金属掺杂的过程,为异核金属的掺杂贡献了新思路。第三章:吡唑醇类配体保护的铜簇和镍簇的合成及性质研究。利用H2bdped配体在常温下分别和Cu2(OAc)4·2H2O和Ni(OAc)2·4H2O反应,得到了由两个Cu5结构单元构筑的新型Cu9化合物,[Cu9(bdped)4(N3)4(ba)3(Ac)3]·EtOH·H2O(2)以及新颖结构的 Ni6簇,[Ni6(bdped)2(OAc)8(H2O)4]·6EtOH(3)。我们对化合物 2 和 3进行了基本表征并研究了其溶液行为和磁性性质,结果表明部分金属保持结构骨架稳定。第四章:大气CO2固定构建的多核NiⅡ团簇的合成及性质研究。在碱性环境中,我们利用3,5-二甲基吡唑配体(Hdmpz)合成了一种新型拓扑结构的镍簇Ni9,[Ni9(OH)6(CO3)2(ba)8(Hdmpz)6(DMF)2]·EtOH·2DMF(4)。惊喜的是,在 NEt3存在下,EtOH和DMF混合溶液吸收空气中的CO2形成了CO32-阴离子。CO32-作为模板将九个NiⅡ桥连分布在团簇的中心,形成新颖的“鼓状”内核结构。利用ESI-MS探究了化合物4的溶液行为和气相行为。质谱结果表明,化合物4在溶液中稳定存在,团簇内核的不发生裂解。在气相中,碰撞能较低时,中性配体的丢失是化合物裂解的唯一途径,但是随着碰撞能的增加,裂解过程变得更加复杂。第五章,保护配体原位反应构筑的冠状Cu(Ⅱ)簇金属。我们利用H2bdped配体在碱性环境下和不同的铜盐混合构建了一系列高核铜簇。有趣的是,H2bdped配体在不同的醇混合溶液中发生原位反应,产生了九种电荷,体积不同的多齿配体。在原位反应产生的不同的多齿配体的分别保护下成功的合成了Cu6,Cu6(μ8-et)(μ-dp)4(μ4-dpmed)2(dmf)2·3.5MeOH(5),Cu6(μ8-et)(μ2-dp)4(μ4-dpet)2(dmf)2(H2O)·3H2O(6),Cu8,Cu8(μ2-OAc)6(μ6-bdped)2(μ6-met)2·4MeOH(7),Cu8(μ2-OAc)6(μ6-bdped)2(μ6-eet)2(EtOH)2·6EtOH(8),Cu8(μ2-OAc)6(μ6-bdped)2(μ6-pet)2(iPrOH)2·3iPrOH·2CH2Cl2(9),Cu16,Cu16(μ3-OH)4(μ8-et)2(μ2-dp)16(μ4-ox)2(EtOH)2·10EtOH(10)六种化合物。利用高分辨质谱对化合物6,8,10进行了溶液行为的探究,结果表明上述化合物都保持了溶液的稳定性。