北理工課題組在多金屬氧簇穩(wěn)定的銀團(tuán)簇合成方面取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2025-03-05 供稿：化學(xué)與化工學(xué)院 攝影：化學(xué)與化工學(xué)院
編輯：田柳 審核：王振華 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)的呂紅金教授、楊國(guó)昱教授在多金屬氧簇穩(wěn)定的銀團(tuán)簇合成方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果以“Structural Isomerism of {Ag14}10+ Nanocluster Encapsulated by Bowl-like Polyoxometalates”為題發(fā)表在國(guó)際知名化學(xué)期刊《Angewandte Chemie International Edition》，并被選為Very Important Paper & Hot Paper。北京理工大學(xué)為唯一通訊單位，呂紅金教授和楊國(guó)昱教授為論文通訊作者，化學(xué)與化工學(xué)院博士生池漫洲為論文第一作者，寧夏大學(xué)魏建宇副教授在理論計(jì)算方面給予了大力支持。此項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、北京理工大學(xué)高層次人才啟動(dòng)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助以及北京理工大學(xué)分析測(cè)試中心的支持。
在分子科學(xué)和自然界中，結(jié)構(gòu)異構(gòu)化是一種非常重要的科學(xué)現(xiàn)象。具有原子級(jí)精確結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)異構(gòu)化納米團(tuán)簇被認(rèn)為是研究結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的理想模型。目前，文獻(xiàn)中有一些關(guān)于Ag納米團(tuán)簇以及AgM（M=Au, Pt, Cu）合金納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)異構(gòu)化或準(zhǔn)結(jié)構(gòu)異構(gòu)化的報(bào)道；然而，所報(bào)道納米團(tuán)簇的表面通常被“軟堿”特性的硫醇配體和炔基配體所包覆，一定程度上限制其高效率催化應(yīng)用。
相比之下，具有豐富氧化還原特性的多金屬氧簇（Polyoxometalates, POMs）穩(wěn)定的Ag團(tuán)簇通常表現(xiàn)出獨(dú)特的物化特性和協(xié)同催化性能。而且，目前僅有一例POMs穩(wěn)定的Ag團(tuán)簇結(jié)構(gòu)異構(gòu)化案例被報(bào)道，如何快速推送該領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展極具挑戰(zhàn)性?；诖?，北京理工大學(xué)研究人員發(fā)展了一種碗狀POMs配體誘導(dǎo)合成策略，成功制備了具有結(jié)構(gòu)異構(gòu)化的{Ag14}10+團(tuán)簇：{Ag14(Sb3W30)2}-1和 {Ag14(Sb3W30)2}-2；研究表明{Ag14}10+團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)異構(gòu)化主要受到碗狀{Sb3W30}配體中配位氧原子的不同分布所誘導(dǎo)。
DFT理論計(jì)算表明，{Ag14(Sb3W30)2}-1可被視為含有Jahn-Teller畸變的4電子（1S21P2）超原子構(gòu)型，而{Ag14(Sb3W30)2}-2則具有4電子（1sg21su2）超分子構(gòu)型，該電子結(jié)構(gòu)的差異賦予了兩例團(tuán)簇迥異的的光熱轉(zhuǎn)換和光致發(fā)光性能。
此外，作者發(fā)現(xiàn)得益于碗狀{Sb3W30}配體和Ag活性位點(diǎn)的高效協(xié)同催化作用， {Ag14(Sb3W30)2}-1和{Ag14(Sb3W30)2}-2均表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化產(chǎn)氫性能，兩例團(tuán)簇光催化6小時(shí)的產(chǎn)氫TON分別高達(dá)24117和22233。
該工作不僅發(fā)展了一種新穎的結(jié)構(gòu)異構(gòu)化Ag團(tuán)簇合成策略，豐富了POMs穩(wěn)定的Ag團(tuán)簇結(jié)構(gòu)類(lèi)型， 還極大地拓展了Ag@POM團(tuán)簇催化劑在服務(wù)國(guó)家“雙碳目標(biāo)”中的應(yīng)用。
論文信息：
Structural Isomerism of {Ag14}10+ Nanocluster Encapsulated by Bowl-like Polyoxometalates
Manzhou Chi, Jianyu Wei, Zichen Zhao, Xiaoyi Liu, Wanting Sun, Yeqin Feng, Hongjin Lv,* and Guo-Yu Yang*
Angew. Chem. Int. Ed , 2025, e202424499. (Very Important Paper & Hot Paper)
https://doi.org/10.1002/anie.202424499
分享到：