【IOP專欄】安徽大學朱滿洲教授團隊聯合Rongchao Jin 教授Nano Futures：通過配體和合金化來調控具有32個金屬原子簇合物的結構

Alisa 5年前 (2018-09-26) 4258瀏覽

【引言】

由于合金納米顆粒中各組份間豐富的相互作用，使得合金納米團簇備受青睞。原子精確的合金簇合物的可控合成不僅有助于深入理解結構與性質之間的關聯，而且還可以通過金屬協同作用來調控納米團簇的理化性能。在金屬摻雜過程中，配體以及合金化都可能改變單金屬簇合物的結構。如何利用配體和金屬效應可控合成新型簇合物是值得探究的前沿問題之一。

【成果簡介】

近日，在安徽大學朱滿洲教授（通訊作者）和卡耐基梅隆大學的Rongchao Jin教授（通訊作者）的指導下，鄒雪娟和金山（共同第一作者）利用配體以及合金化作用調控32個金屬原子簇合物的結構。此合金簇合物有一個Ag17的內核結構，外圍被大的Ag3Cu12(SR)14(Dppm)6Br8殼包裹。同時Ag3Cu12(SR)14(Dppm)6Br8?殼又看成是兩個小的Ag1Cu6(SR)7(Dppm)3Br4通過一個Ag原子連接構成，除此之外，Ag1Cu6(SR)7(Dppm)3Br4可以拆分成Cu2(SR)3(Dppm)Br 和AgCu3(SR)4(Dppm)2Br3兩個單元，以Cu原子連接構成。該合金納米團簇中，Cu原子選擇性地貫穿于殼中。這個研究通過配體和金屬的合金化效應來調控合金納米團簇的結構。

【圖文導讀】

圖1. 兩種不同角度的[Ag20Cu12(SR)14(Dppm)6Br8]2+結構示意圖

?顏色分類：綠/灰=Ag；紅=S; 品紅=P; 磚紅=Cu。

圖2. [Ag20Cu12(SR)14(Dppm)6Br8]2+結構的拆分示意圖

  • Ag17內核結構；
  • Ag3Cu12(SR)14(Dppm)6Br8的立體結構以及配體的苯環之間存在的π-π相互作用；
  • 立體的Ag1Cu6(SR)7(Dppm)3Br4結構；
  • 立體結構Ag1Cu6(SR)7(Dppm)3Br4的平面示意圖
  • 兩個小的Cu2(SR)3(Dppm)Br 和AgCu3(SR)4(Dppm)2Br3單元。

圖3. 系列32個金屬原子簇合物的結構對比

  • [Ag32(DPPE)5(SC6H4CF3)24]2?；
  • [Ag32(Dppm)5(SAdm)13Cl8]3+；
  • [Ag20Cu12(SR)14(Dppm)6Br8]2+。

圖4. [Ag20Cu12(SR)14(Dppm)6Br8]2+的兩個光譜圖

  • 粗產物和晶體的紫外光譜；
  • 實驗和理論的ESI光譜。

【總結】

合成了一個新的AgCu合金納米團簇，并通過X-射線晶體衍射確定了其結構和分子式為[Ag20Cu12(SR)14(Dppm)6Br8]2+。與之前報道的兩個Ag32納米團簇相比較，雖然具有相同的金屬原子數目，但它們的內核、外圍殼以及自由電子數都不相同。同時，在這個合金納米團簇的殼中，由于配體苯環之間存在π-π相互作用使得整體結構成為一個封閉的體系，增加了結構的穩定性。這項工作提供了一種利用配體和合金化的共同效應來調控納米團簇的電子結構和整體結構的方法。

文獻鏈接：Tailoring the structure of 32-metal-atom nanoclusters by ligands and alloying，

(Nano Futures, 2018, DOI: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2399-1984/aadd21)

 

材料人與IOP出版社聯合推出【IOP專欄】，報道IOP旗下期刊精彩研究進展。本文系【IOP專欄】第8篇。

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