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材料学院骆耿耿课题组在国际顶级期刊Angewandte Chemie上发表研究成果

作者:雷水清      单位:材料学院 发布时间:2020-04-20

    近日,pt老虎机平台材料学院骆耿耿课题组在原子精度的无机纳米团簇领域取得重要研究进展,研究成果以“Sodalite-Type Silver Orthophosphate Cluster in a Globular Silver Nanocluster”(DOI: 10.1002/anie.202003143 and 10.1002/ange.202003143)为题发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie(德国应用化学),并受邀作为封面论文。Angewandte Chemie是目前国际化学和材料领域最具影响力的综合性刊物之一,位列JCR中Q1区Top。

    论文主要源于课题组对以下两个问题的思考。

    问题1:二氧化钛是最重要的光催化材料之一,原子精度的钛氧团簇(TOCs)被认为是分子型的钛氧化物,对了解二氧化钛的结构与光催化性质之间的构-效关系具有重要的参考价值。然而二氧化钛是一种只能吸收紫外光的宽带隙半导体,限制了对太阳光的利用。针对这一问题,日本学者叶金花等人近年来在Nature Materials等顶级期刊上相继报道了可见光激发下具有高效光氧化性能的磷酸银Ag3PO4半导体,掀起了对磷酸银光催化材料的研究热潮。由此,课题组提出,正如钛氧团簇(TOCs)与二氧化钛纳米颗粒之间的关系一样,有没有可能存在介于小分子和磷酸银纳米颗粒之间具有确定结构的磷酸银团簇(SOCs)?经查,当前文献未有磷酸银团簇的报道,也无人提到过磷酸银团簇的概念,这是一个零的开始。

    问题2:C60是一种由60个碳所构成的像足球一样的阿基米德截角二十面体碳簇,在配体保护的原子精确银纳米团簇中,由60个银所构成的配体保护的笼状高核银簇分子会具有什么样的几何结构?

    为了解答上述两个问题,骆耿耿课题组在对原子精度的纳米团簇的合成基础上Chem. Commun., 2018, 54, 2361Chem.-Eur. J, 2017, 23, 14420等)经过无数次实验后,首次在团簇领域创新性提出“磷酸银簇”(SOCs)的概念。课题组利用阿基米德小斜方截半二十面体Ag60纳米银簇的内部空腔成功捕捉并稳定了首例具有方钠石型(即阿基米德截角八面体结构)的磷酸银簇{Ag3PO4}8获得原子精确的磷酸银簇@高核银簇的核-壳纳米团簇;利用微焦斑X-射线单晶衍射技术、电镜TEM/球差电镜(HAADF-STEM)、高分辨电喷雾质谱(ESI-MS)、光电子能谱(XPS)等表征手段精确确定团簇的结构,并结合DFT理论计算分析了团簇的电子结构;同时探究了该团簇的光催化活性。值得一提的是,在尝试了无数种添加剂后,课题组发现该磷酸银簇@高核银簇的成功制备跟所添加的H2PO4-有紧密的关系,当H2PO4-替换为PO43-后,只能得到阴离子为模板的低核银簇。这项研究成果受到了Angew. Chem. Int. Ed.三个审稿人的高度评价(very important/very important/highly important),并受邀作为封面文章

(A)磷酸银体相的单胞结构;(B)原子精确的磷酸银簇{Ag3PO4}8(C)截角八面体结构;(D) DFT计算的磷酸银簇{Ag3PO4}8(E)经典的截角二十面C60(F)小斜方截半二十面体Ag60.

    该工作在骆耿耿博士(通讯作者)指导下,以pt老虎机平台为第一署名通讯单位,山东大学、Southern Methodist University(美国)等为合作单位完成。pt老虎机平台材料学院2019级在读博士研究生邓成龙、pt老虎机平台材料学院讲师孙存发、山东大学王芝为共同第一作者。pt老虎机平台材料学院陈亦琳博士、林碧洲教授、林金清教授均对论文有贡献。骆耿耿博士为第一通讯作者,山东大学孙頔教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金及省基金的资助。

    论文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202003143

 

(值班编辑:孟祥龙)