本学位论文以Mo-O基Keplerate型纳米多金属氧簇(简称为{Mo132})为研究对象,在常温水溶液中,合成了三类新型的Keplerate型Mo-0基纳米多金属氧簇衍生物：一是用烟酸和异烟酸分别与{Mo132}反应成功的合成出两个纳米级别的有机无机杂化化合物,二是不同酸度条件下,{Mo132}纳米球囊与铽离子水溶液反应,得到两个纳米球囊内键合的Tb含量不同的化合物,三是使{Mo132}纳米球囊和同时含有两种不同金属阳离子的溶液相互作用,得到不同金属阳离子在球囊上层次分明排布的晶体。主要创新点如下：1.多酸化学发展到现在已经有了100多年的历史,设计和合成结构新颖的多酸盐及其衍生物一直是多酸化学发展的热点。对基于传统Keggin、Dawson型等结构类型的多酸衍生物的研究日臻成熟,而对基于具有纳米级别的Keplerate型多酸衍生物的研究刚刚起步。合成出Keplerate型Mo-o基杂化衍生物,进一步探索其可能具有的催化、磁性、以及非线性光学特性是一项极具诱惑力和挑战性的工作。本文分别用烟酸和异烟酸与{Mo132}反应合成出来两个纳米级别的有机无机杂化化合物,并对得到的单晶体通过IR、UV、NMR、元素分析、X射线单晶衍射和热重分析等手段进行了表征。2. Keplerate型纳米球囊具有类似生物细胞离子通道的功能。本文在不同酸度条件下,以Keplerate型的内表面有SO42-配位的{M0132}纳米球囊与铽离子水溶液反应,得到了两个晶体并对其进行了详细的表征。单晶结构解析研究发现,在强酸性条件下,进入纳米球囊内与纳米球囊配位的Tb3+离子数目要少,表明在大量H+存在的环境中质子会进入到带有高负电荷的纳米球囊中与部分硫酸根键合配位,降低球囊整体的电荷密度和纳米球囊内外的电势梯度,从而影响进入纳米球囊内并与纳米球囊键合配位的铽离子数目。这与生物细胞中的质子调控离子通道现象十分类似。3.本文通过内以硫酸根配位的keplerate型{M0132}钼氧基纳米球囊和同时存在的两种不同金属阳离子相互作用,得到了两个新的衍生物。通过晶体结构解析发现,在每一个化合物中两种阳离子被层次分明键合在阴离子球囊孔道中的不同位置,这种两种金属阳离子同时被同一纳米球囊分离的行为可以被认为是一种新型的离子型纳米尺寸排阻色谱行为。晶体结构解析还表明,离子半径大的Tb、Pr阳离子进入到球囊内部,而离子半径较小的Co、Ni却以水合离子形式停留在球囊外部,这种特定的选择透过性与03年诺贝尔化学奖所揭示的生物细胞膜上中的离子通道的选择透过性行为类似。