近几年,原子精确的铜纳米团簇受到越来越多的关注,因为其具有明确的原子组成和精确的晶体结构,可以作为模型催化剂用于铜催化反应机理研究等领域。尽管目前已有部分铜纳米团簇合成的报道,但仍缺乏有效方法合成更多的铜纳米团簇,而且已有合成方法还存在产物分离困难、产率低和合成过程复杂等问题。因此,需要发展铜纳米团簇合成新策略,提高其纯度和产率,拓展其应用范围。
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本工作中,研究人员提出溶剂介导沉淀合成的新策略(SMPS),高效合成了Cu13H10(SR)3(PPh3)7纳米团簇(以下简称“Cu13”,其中SR为硫醇配体)。在此方法中,产物Cu13团簇以沉淀形式析出,过量的原料和副产物则保留在溶液中,实现了Cu13纳米团簇的高产率和高纯度,解决了分离困难的问题。单晶X射线衍射分析表明,Cu13纳米团簇内核由四个共顶点的四面体组成,具有一个三重对称轴,不同于常见的二十面体或立方八面体的M13结构。电喷雾电离质谱和核磁共振谱证实,Cu13纳米团簇含有10个氢原子,并确定了其类型。此外,研究人员还利用DFT方法,模拟了Cu13纳米团簇的紫外可见吸收光谱、电子结构和10个氢原子的位置。紫外可见吸收光谱和荧光光谱揭示了Cu13纳米团簇独特的光学吸收和荧光性质。该工作不仅提供了一种新颖的SMPS策略高效合成Cu13纳米团簇,而且加深了对铜纳米团簇结构特性和光学性质的认识。
相关研究成果以“Solvent-mediated precipitating synthesis and optical properties of polyhydrido Cu13 nanoclusters with four vertex-sharing tetrahedrons”为题,发表在《化学科学》(Chemical Science)上。该工作的第一作者是我所DNL0809组博士毕业生林欣章。该工作得到国家自然科学基金等项目的资助。(文/图 林欣章、刘超)
文章链接: https://doi.org/10.1039/D2SC06099J