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多金属氧酸盐化学经历了200多年的发展，不仅具有丰富的结构类型，而且在催化、医药和材料等领域中应用广泛，人们通常也称这类化合物为多金属氧簇或多金属团簇，其在水溶液中的离子形式被称作多聚氧金属阳离子、多聚氧金属阴离子。其中铝团簇因为具有在水中可以稳定存在、带正电荷高等性质在水污染处理、催化和材料制备领域方面应用广泛，铌团簇也因其具有独特的高电荷、高比表面积、高碱性等特性，被广泛应用在滤过性微生物学、核废料处理、污染物碱性催化降解、合成结构新奇和性能独特且晶体稳定的多金属铌氧簇制备等方面。尽管如此，有关铝团簇和铌团簇的线性光学性能，特别是荧光性能却鲜有报道，有关其荧光性能应用的研究也很少。因此对其包括荧光性能在内的光学性能的研究以及其荧光性能应用的研究具有重要意义。 本文合成了铝团簇、铌团簇，采用17O-NMR、27Al-NMR等多种方法表征了其结构并系统研究了其荧光性能及荧光性能在传感领域、电催化领域的应用。主要内容如下: 1.优化合成了四种铝团簇，系统的研究了其荧光性能以及在传感领域的应用。合成了MO4Al12[OH]24[H2O]127/8+[M=Al、Ga、Ge][K-MAl12]和Al30O8[OH]56[H2O]2618+[Al30]四种铝团簇，采用17O-NMR、ICP等手段对其结构进行表征，经实验发现K-MAl12在紫外灯的照射下均发出近似蓝色的可见荧光而Al30在紫外灯的照射下则发出红色的荧光，通过结合理论计算在分子层次上解释了铝团簇的荧光机制。实验结果表明利用K-Al13荧光的性能可以用来检测自然界中具有生物毒性K-Al13的含量，另外研究发现四种铝团簇均对金属离子有一定的传感能力，其中K-Al13对NO3-的响应最灵敏。 2.优化合成了四种铌团簇([Nb6O19]8-、[Nb10O28]6-、[Ti2Nb8O28]8-、[H2Si4Nb16O56]14-)，采用17O-NMR手段对其结构表征，并系统研究了其荧光性能。实验发现四种铌团簇在紫外灯的照射下均能发出近似绿色的荧光，并且这种荧光在紫外灯照射下不容易降解，通过结合理论计算方法从分子层次上解释了此类铌团簇的荧光产生机制。光催化罗丹明B降解实验表明这四种铌氧簇通过能量转移机制均能不同程度的阻止罗丹明B的降解。通过电化学扫描探索了四种铌团簇在光催化水分解性能，四种铌团簇均能够催化水分解为氧气和氢气，可作为高催化效能的电催化剂。 本论文优化合成并采用多种方法表征了铝团簇和铌团簇，系统的研究了铝团簇和铌团簇的荧光性能，并结合DFT等方法理论计算研究了其荧光机制，从分子层次上解释了其荧光机制，为自然界中具有生物毒性的K-Al13含量的测定提供了简便、精确的检测方法，同时拓展了其荧光性能在传感领域、电催化领域的应用。