光電分子團簇課題組在銀納米團簇的可控合成及其電催化研究方面取得最新進展

配體保護的原子級精确的金/銀納米團簇因其獨特的納米尺寸表現出優良的物理化學性能，在光、電、磁學以及催化等領域倍受關注。與金納米團簇相比，銀納米團簇由于金屬銀的高活性導緻穩定性差且結晶困難，在原子水平上的可控合成及性質探究仍具有挑戰性。

近日，光電分子團簇課題組報道了一例由大體積硫醇和氯離子共同保護的銀納米團簇Ag₂₁₃(Adm-S)₄₄Cl₃₃（Adm-S為硫醇配體；該Ag₂₁₃團簇的晶體結構如圖1所示）。單晶X-射線結構解析結果表明，Ag₂₁₃由中心金屬核Ag₁₁₆和外部保護層Ag₉₇(Adm-S)₄₄Cl₂₁組成，金屬核Ag₁₁₆具有三層俄羅斯套娃結構Ag₇@Ag₃₂@Ag₇₇。整個團簇的直徑達2.75納米。據我們所知，這是目前報道的第三大銀納米團簇。較低的團簇表面硫覆蓋率（~45%）賦予Ag₂₁₃較高的催化活性。活性炭負載的Ag₂₁₃納米團簇表現出優異的電催化氧還原性能，E_onset和E_1/2值分别為0.89 V和0.72 V，接近商用Pt/C催化劑。對于含有上百個金屬原子的銀納米團簇來說，這是首次有關電催化氧還原研究的相關報道。

圖1. Ag₂₁₃的晶體結構和電催化氧還原示意圖

鹵素離子在團簇的合成中扮演重要角色。氯離子有助于獲得Ag₂₁₃和Ag₅₆(Adm-S)₃₃Cl₁₆（Ag₅₆^Cl），而溴離子有利于Ag₅₆(Adm-S)₃₃Br₁₆的形成。紫外光譜在454 nm的強吸收帶表明Ag₂₁₃具有金屬性以及表面等離子體共振吸收行為；而Ag₅₆^Cl具有分子吸收特性。這項工作為大尺寸金屬納米團簇的合成及其電催化劑的開發提供了很好的研究實例。

上述研究成果以“Bulky Thiolate-Protected Silver Nanocluster Ag₂₁₃(Adm-S)₄₄Cl₃₃ with Excellent Electrocatalytic Performance toward Oxygen Reduction”為題，在線發表在中國化學會旗艦期刊CCS Chemistry上。論文第一作者為太阳集团1088vip博士研究生施晨光，論文通訊作者為太阳集团1088vip賈建華副教授和童明良教授。該研究得到國家自然科學基金的資助支持。太阳集团1088vip李光琴教授和測試中心朱新海老師為本工作關鍵分子結構的質譜分析和催化性能表征給予了重要支持。

論文信息：

Chen-Guang Shi, Jian-Hua Jia^*, Yaling Jia, Guangqin Li and Ming-Liang Tong^*, Bulky Thiolate-Protected Silver Nanocluster Ag₂₁₃(Adm-S)₄₄Cl₃₃ with Excellent Electrocatalytic Performance toward Oxygen Reduction, CCS Chem. 2022, DOI: 10.31635/ccschem.022.202201960.

全文鍊接：

https://www.chinesechemsoc.org/doi/epdf/10.31635/ccschem.022.202201960