激光网3月6日消息，一个研究小组成功合成了一种金属纳米团簇，并确定了其晶体结构。他们的研究为理解和设计在原子水平上具有特定性质的纳米团簇提供了实验证据。金属纳米团簇在生物医学领域有着广泛的应用。
他们的研究成果发表在《多金属氧合物》杂志上。
科学家们对配体保护的原子精确金属纳米团簇表现出了兴趣，因为它们具有明确的原子结构和特殊的物理和化学性质。这些性质包括发光、手性、电化学和催化等属性。
由于这些特性，金属纳米团簇有望成为理想的模型催化剂。由于其超小尺寸，这些纳米团簇表现出高催化活性，并在许多催化反应中具有选择性。
配体保护的金属纳米团簇是在特定组成下表现出高稳定性的超小型有机-无机纳米结构。由于它们的可调特性，它们有潜力用于各种基于纳米技术的应用。
具有相似结构但由不同金属组成的金属纳米团簇为研究人员提供了深入研究原子级金属协同作用的独特机会。为了完全利用这些金属纳米团团簇在各种应用中的潜力，研究人员需要能够合成结构相似但金属成分不同的合金纳米团簇。
这种合成使研究人员能够对影响纳米团簇性质的因素进行全面的研究。尽管研究人员在制备具有类似结构的金属纳米团簇方面取得了重大进展，但这些纳米团簇的可用性有限。合成类似的金属纳米团簇是研究人员下一步的重要工作。
随着时间的推移，对这些合金纳米团簇的研究越来越受到研究人员的关注。从之前的研究中，研究人员已经初步了解了金属纳米团簇光学性质的起源。有了这一点，他们可以为设计具有高光致发光量子产率的纳米团簇提供理论指导。
研究团队对金-银纳米簇[Au7Ag8(SPh)6((p-OMePh)3P)8]NO3(Au7Ag8)进行了研究。他们合成了这种纳米团簇，分析了它的晶体结构，并检查了它的光学和电催化二氧化碳还原性能。
该团队使用单晶X射线衍射、电喷雾电离质谱、X射线光电子能谱和热重分析来研究纳米团簇。他们的实验结果与理论计算相吻合。
“我们的工作有助于更好地了解金属协同作用对原子水平的光学和催化性能的影响，”中国青岛科技大学材料科学与工程学院教授王树新说。
为了进行比较，他们还合成了类似的金-铜纳米簇合物[Au13Cu2(TBBT)6((p-ClPh)3P)8]SbF6(Au13Cu2)。他们比较了两种金属纳米团簇的光学和电催化二氧化碳还原性能。这两种金属纳米团簇都表现出相同的核心结构，基本上是相同的，但它们的金属成分不同。
当他们比较这两个纳米团簇的光学和催化性能时，Au7Ag8的光致发光量子产率明显大于Au13Cu2的光致荧光量子产率。
他们发现，与铜掺杂相比，银掺杂有效地将纳米团簇的光致发光量子产率提高了7倍。这两个纳米团簇也表现出不同的催化性能。
当他们研究电催化二氧化碳还原反应时，添加少量铜，同时提高一氧化碳生产的催化选择性，同时降低电化学活性表面积。从结构分析来看，该团队将优异的一氧化碳选择性归因于Au13Cu2纳米团簇中的铜掺杂。
在理想的电催化剂中，研究人员希望在选择性和保持最佳电化学活性表面积之间实现微妙的平衡。展望未来，该团队正在努力整合多种金属。王说：“我们希望实现协同催化，以提高选择性和效率。”。
