当前位置 : X-MOL首页行业资讯 › 立方面心Au55的合成及其电催化CO2还原性能研究

立方面心Au55的合成及其电催化CO2还原性能研究

金纳米团簇具有原子精确的组成和结构,不仅有助于建立直接的结构与性能之间的关系,也为认识无机-有机金属界面结构提供重要的结构信息。由于量子尺寸效应金纳米团簇具有独特的物理和化学特性,因此在催化、分子器件、生物、传感等领域具有广泛应用价值。


幻数为55的金纳米团簇Au55(Ph3P)12Cl6从1981年Schmid首次报道以来,由于其独特的物理化学特性使其在催化和生物等领域得到了广泛研究和应用。然而其化学不稳定性导致其结构表征面临巨大困难挑战。尽管已过去40年,目前普遍认为的双壳层立方八面体结构也是基于理论计算和电镜数据的猜测,对于其真实的原子堆积结构还一直是困扰大家的一个迷。


近日,清华大学王泉明教授和四川大学万贤楷研究员合作,通过避免引入卤素离子的策略,采用直接还原法成功获得了稳定的硫膦配体共保护的[Au55(p-MBT)24(Ph3P)6](SbF6)3(p-MBT = 4-甲基苯硫酚) 纳米团簇,并利用X射线单晶衍射的方法测定其结构。

图1. Au55的具体立方面心排布方式


该团簇的所有金原子为纯fcc结构排布,而且簇表面不具备常见的RS-Au-S(R)-Au-SR “订书钉”结构形式。虽然都具有55个金原子,该团簇与Au55(Ph3P)12Cl6的组成、结构和电子光谱完全不同。其55个Au原子以A-B-C-A形式的fcc结构堆积,其表面的膦配体占据位于{111}面的六个顶点,而硫醇配体以简单桥式配位参与稳定团簇。

图2. Au55团簇的CO2电催化还原表现


该团簇对电催化CO2还原表现出很好的催化活性、选择性和稳定性。在0.6 VRHE 的CO法拉第效率达到94.1%,在0.4-0.9 VRHE范围内CO的质量活性是文献中金纳米粒子的12-30倍,而且性能也高于研究较为广泛硫醇保护的Au25团簇。团簇尺寸较小的fcc结构、表面角位点的覆盖以及配体的疏水性对CO2电催化还原到CO的高活性和高选择性起了重要的作用。


该工作为认识有机配体在Au纳米粒子表面的配位提供了重要信息,同时其原子精确的结构为研究相关催化反应机理提供了理想的模型,为高效团簇催化剂的设计合成提供了重要的信息。


这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上,文章的作者为万贤楷博士(现为四川大学研究员)和王佳琪博士(现为福建师范大学教师)。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Ligand-Protected Au55 with a Novel Structure and Remarkable CO2 Electroreduction Performance

Xian-Kai Wan, Jia-Qi Wang and Quan-Ming Wang

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202108207


王泉明教授简介


王泉明,清华大学教授,化学系副主任,博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者。2001年获香港中文大学博士学位,之后于香港中文大学、美国Rochester University和美国加利福利亚大学河滨分校(UC Riverside)从事博士后研究工作。2005-2015年,厦门大学化学系教授;2015年-至今,清华大学化学系教授。主要学术兼职:中国晶体学会理事,《Fundamental Research》、《无机化学学报》和《结构化学》编委。主持国家杰出青年科学基金项目、重点项目、重大研究计划重点支持项目等。在Acc. Chem. Res.、Sci. Adv.、J. Am. Chem. Soc. 和Angew. Chem. Int. Ed. 、Nat. Commun. 等刊物发表学术论文一百余篇。


王泉明教授课题组简介


王泉明教授课题组主要从事金属团簇化学研究,特别是金属团簇的理性合成与性能调控。目前主要开展两个方面的工作,一是通过分子设计和结构修饰,合成一系列发光的金属簇合物。这类金属簇合物具有有趣的光化学和光物理性能,它们在常温下固态及溶液中均能发强光,是一类新颖的发光材料。另一方面是关于配体保护的金属纳米团簇的可控合成,包括合成方法、结构调控及光电、催化性质研究,主要采用膦、炔、杯芳烃和含氮配体作为保护基团,致力于通过调控团簇的核心和表面结构,调节团簇的性能。近五年来,在Acc. Chem. Res.,Sci. Adv.,J. Am. Chem. Soc.,Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun.,Coord. Chem. Rev.等学术期刊发表论文30余篇。目前课题组承担国家自然科学基金委重大研究计划重点支持项目、重点项目和面上项目各一项。课题组目前在站博士后3人,在读博士研究生10人。


王泉明

https://www.x-mol.com/university/faculty/45910 


如果篇首注明了授权来源,任何转载需获得来源方的许可!如果篇首未特别注明出处,本文版权属于 X-MOLx-mol.com ), 未经许可,谢绝转载!

英语语言编辑翻译加编辑
开学季购书享好礼新
有奖问卷征集新
材料学领域约200份+SCI期刊
定位全球科研英才
中国图象图形学学会合作刊
东北石油大学合作期刊
动物源性食品遗传学与育种
专业英语编辑服务
上海交大
北京大学
西湖大学
多次发布---上海中医药
中科大
杜克大学
复旦大学
中科大
新加坡
南科大
ACS材料视界
down
wechat
bug