郑南峰教授课题组研究成果发表在《美国化学会志》

        我院团簇化学创新群体郑南峰教授课题组在金属纳米团簇的表面结构调控方面取得重要进展,相关结果已在化学领域国际顶级刊物J. Am. Chem. Soc. (2013, DOI: 10.1021/ja402249s)在线发表。

        因具良好的稳定性,硫醇保护的金属纳米颗粒是近二十年纳米领域的一个重要研究热点,并广泛应用在生物、传感、催化等领域。这些金属纳米颗粒的表面组成和结构对其诸多性能起着重要甚至是决定性的作用,但它们却难以得到准确的表征。针对这一难题,通过引入含有吡啶基团的硫醇/有机磷配体,郑南峰课题组实现了Au-Cu双金属纳米团簇表面结构的有效调控,制备了三种具不同表面结构的Au-Cu双金属纳米团簇。X-射线单晶结构表征发现三种团簇均以Au13二十面为内核,但表层分别含有2、4、8个Cu原子,表层Cu原子均以三配位的形式与硫醇或吡啶作用,而不再是由传统的RS(AuSR)x“订书钉”单元形成其表层结构,相关单晶结构的解析为有机配体保护金属纳米颗粒的表面结构提供了新的分子模型。更重要的是,他们发现了金属团簇内部金属的裸露程度可由表面配体来调控,在表面有机配体合适的情况下,单层有机配体保护的金属团簇一样可以实现内部金属原子的有效裸露,展示出优越的催化性能。硫醇保护的Au13Cu8团簇就是一个非常好的例子,团簇表面虽有12个硫醇配体,小的配体尺寸仍然可以使得内部Au原子展示出很好的催化性能。
        该研究是在厦门大学郑南峰教授课题组、中科院大连化学物理研究所唐紫超课题组和芬兰于韦斯屈莱大学Hannu Häkkinen课题组共同合作完成的。其中合成、结构表征和性能测试由我院博士研究生杨华艳(第一作者)和硕士研究生王羽、雷静(第二、三作者)完成;郑兰荪院士主持的国家自然科学基金仪器专项“针对金属配合物的软电离源质谱仪器的研制”在团簇的电荷表征中起到了重要作用;Häkkinen课题组通过理论计算证实了团簇带+1电荷,可视为满足8e规则超原子簇;唐紫超课题组分析了团簇表面配体的选择性解离情况。该研究工作得到了国家自然科学基金委(项目批准号:(21227001、21131005、21021061、20925103、20923004)、科技部(项目批准号:2011CB932403、2011CB201301、2009CB930703)的资助。

        论文链接: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja402249s