2005 Pure or Applied Inorganic Chemistry Award Lecture — Host–guest inclusion chemistry of electroactive, mesoporous transition metal oxides oxidation and 1-D confinement in one step and why amorphous is better

摘要

The flexible oxidation states of mesoporous Nb, Ta, and Ti oxides make them unique amongst porous materials allowing reaction pathways and cascades that are not possible for mesoporous silica or microporous materials such as zeolites. This electronic activity coupled with the 20–30 Å pores and the amorphous wall structure, which provides greater bandwidth (W) and hence an even greater range of redox potentials, leads to a rich variety of host–guest inclusion chemistry, which serves as an unprecedented 1-D analogue to layered 2-D host–guest inclusion reactions studied for decades. In this paper we survey a series of reactions between these mesoporous hosts and a wide variety of organic and organometallic guest species including alkali fullerides, cobaltocene, and other organometallic sandwhich species, and discuss the electronic and magnetic properties of the resulting composites.Key words: mesoporous materials, semiconductors, fullerides, superconductors, oxides, nanomaterials, metallocenes.Les états d'oxydation flexibles des oxydes de Nb, de Ta ou de Ti mésoporeux les rendent uniques parmi les matériaux poreux et rendent possibles des voies réactionnelles et des cascades qui ne sont pas possibles avec las silices mésoporeuses ou les matériaux microporeux, tels les zéolites. Cette activité électronique couplée à des pores de 20 à 30 Å et à une structure amorphe des parois qui rend possible une largeur de bande plus grande (W) et, en conséquence, des plages plus grandes de potentiels redox, conduit à une chimie d'inclusion hôte–invité riche et variée qui peut servir d'analogue 1-D sans précédent pour des réactions d'inclusion hôte–invité en couches 2-D qui ont été étudiées depuis plusieurs décades. Dans ce travail, on passe en revue une série de réactions entre ces hôtes mésoporeux et une grande variété d'espèces invitées, tant organiques qu'organométalliques, y compris des fullerures et des espèces cobaltocène et autres composés sandwiches organométalliques et on discute des propriétés électroniques et magnétiques des composites qui en résultent.Mots clés : matériaux mésoporeux, semiconducteurs, fullerures, supraconducteurs, oxydes, nanomatériaux, métallocènes.[Traduit par la Rédaction]