多金属氧簇是一类单分散、结构明确、功能独立的纳米粒子,由于其丰富的分子拓扑结构、多样的物理和化学特性以及可精确修饰的表面结构,多金属氧簇及其衍生物已在多领域得到应用,如催化、电化学、能源、生命科学等。然而多金属氧簇及其衍生物的无机物特性,如柔韧性差、可加工性差等限制了这类材料的进一步应用。聚合物作为一种以柔韧性、延展性、可加工性以及对多种气体/溶剂高相容性为优势的物质弥补了多金属氧簇的不足。因此,聚合物多金属氧簇纳米复合材料应运而生。聚合物多金属氧簇纳米复合材料同时兼顾了其无机部分以及其聚合物部分的优异性能,聚合物与多金属氧簇之间的协同作用为设计、合成具有特定功能的新型聚合物纳米复合材料提供了机会。然而,多金属氧簇与聚合物基体之间的相溶性差,使其很难在聚合物基体中均匀分散,导致所得到的聚合物纳米复合材料表现出较差的性能。因此,改善多金属氧簇在聚合物基体中的分散性和结构稳定性对于得到具有协同增强效应的聚合物多金属氧簇纳米复合材料至关重要。近几年发展起来的有机分子修饰的多金属氧簇（多金属氧簇衍生物）,特别是含有活性有机官能团的多金属氧簇衍生物可通过稳固的共价键构筑聚合物纳米复合材料,并且可以从分子尺度上调控其结构,从而得到结构稳定、功能定制的聚合物纳米复合材料。（1）设计并合成了通过共价键将亚纳米级（～0.8 nm）Lindqvist型六钒酸多金属氧簇整合到聚合物网络中,得到具有超弹性能的聚合物多金属氧簇纳米复合材料。由于聚合物纳米复合材料与溶剂的高相容性（溶剂含量可达96 wt%）以及其中多金属氧簇的超小尺寸,该聚合物纳米复合材料形成的有机凝胶的催化活性可以和Lindqvist型六钒酸多金属氧簇的均相催化性能相媲美。而且,其催化活性是封装多金属氧簇的金属有机框架多孔非均相催化剂催化活性的3倍。同时,可以通过添加不良溶剂的方法实现它的回收和循环催化。此外,得益于其强韧的机械性能,可将该聚合物纳米复合材料加工为微凝胶颗粒,用于固定床反应器催化系统。（2）Lindqvist型六钒酸多金属氧簇不仅具有优异的催化氧化活性,而且其抗衡离子是可调的,通过将其抗衡离子调整为质子或锂离子等可赋予其离子导电的性能。本课题利用乙烯基修饰的Lindqvist型六钒酸多金属氧簇衍生物和聚乙二醇单甲基丙烯酸酯低聚物单体共价交联得到结构稳定和高柔韧性的单离子导电聚合物电解质材料。其中多金属氧簇作为阴离子和交联剂被固定在聚合物基体中,其抗衡离子可通过聚乙二醇低聚物侧链的运动传导。通过离子交换的方法可切换其抗衡离子实现质子和锂离子导电,宽频介电研究揭示了侧链运动与离子导电的关系。其中锂离子导电率在60℃可达到1.4×10-4 S cm-1,并且Li+迁移数高达0.85。（3）通过调节聚合物纳米复合材料的功能组分可赋予其不同的功能,本课题将锆簇Zr6（OH）4O4（OMc）12（Mc=甲基丙烯酸）与聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯单体（300g/mol）通过共价键交联构筑了基于锆簇的聚合物纳米复合材料。该聚合物纳米复合材料具有优良的力学性能和可加工性能,其韧性最高可达3.3 MJ/m~3,并且在纯气体（包括CO2、O2、N2和CH4）选择性透过方面表现出优异的性能,其中对于CO2、N2,CO2、O2和CO2、CH4具有高选择性:CO2/N2=33.4、CO2/O2=15.6、CO2/CH4=13.8。此外,得益于聚合物基体与极性溶剂的高相容性,该聚合物纳米复合材料在水溶液中种表现出高溶胀比,溶剂含量可达84 wt%,并且可快速催化化学战剂soman（GD）及其模拟物甲基对氧磷（DMNP）水解,半衰期分别为5.0和8.9分钟。综合基于锆簇的聚合物纳米复合材料在纯气体透过和化学战剂及其模拟物催化降解方面的优异性能,它有望在集体/个人防护材料领域得到应用。