第一作者：王羽，劉曉河
通訊作者：王羽，陳浙寧，陳慶云，NicolaPinna
通訊單位：柏林洪堡大學(xué)，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所，西安交通大學(xué)
研究內(nèi)容：
配體在金屬納米團(tuán)簇中起著至關(guān)重要的作用，這不僅是由于它們與金屬核之間具有相互作用，還因為它們可以對團(tuán)簇進(jìn)行功能化修飾。雖然已有報道使用特定表面活性劑可輔助氫氣解離，但金納米顆粒結(jié)構(gòu)的非完全均一性以及現(xiàn)有表征技術(shù)手段在表征金屬-配體界面上的不足，使得對反應(yīng)機理的認(rèn)識并不深入。原子精確的金屬納米團(tuán)簇由于其具有確定的結(jié)構(gòu)和組成，為催化基礎(chǔ)研究提供了理想的模型并引起人們廣泛地探索。本文由柏林洪堡大學(xué)王羽博士、NicolaPinna教授，西安交通大學(xué)陳慶云教授，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所陳浙寧副研究員等人利用仲膦氧化物（SPO）為配體制備了[Au11(PPh2O)10]+(簡稱Au11-SPO)納米團(tuán)簇并對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征及在光電催化加氫反應(yīng)應(yīng)用的分析。這項工作將激發(fā)更多的研究興趣，在功能化金屬納米團(tuán)簇的制備，催化協(xié)同效應(yīng)的研究，及其在光電催化中的應(yīng)用。
示意圖1：本文中的實驗示意圖
要點一：
與常用的膦配體不同，SPOs是一種陰離子配體。在p型氧化鉍上沉積的Au11-SPO延長了氧化鉍在可見光區(qū)域的光響應(yīng)，并且復(fù)合催化劑遵循type-II電荷轉(zhuǎn)移途徑，Bi2O3的導(dǎo)帶(CB)中的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移到Au11-SPO的LUMO中，提高了電荷分離的效率。
要點二：
制備的光電陰極無需額外的H2供應(yīng)即可將苯甲醛還原為苯甲醇，進(jìn)一步驗證了Au11-SPO的催化作用。由于Au11-SPO其配體中存在P=O雙鍵，中心金屬與配體的協(xié)同使得Au11-SPO/Bi2O3在光激發(fā)條件下將同時產(chǎn)生與金屬相連的Hδ-物種以及與配體氧相連的Hδ+物種，從而表現(xiàn)出對極性C=O鍵的加氫選擇性。
圖1：Au11-SPO的合成過程
圖2:(a)Au11-SPO的晶體結(jié)構(gòu);(b)Au11-SPO的金核;(c)Au11-SPO的Au-SPO配體部分。
圖3： (a)SPO和Au11-SPO的ATR-IR光譜。(b)實驗和模擬的Au11-的紫外-可見吸收光譜。
圖4：電荷轉(zhuǎn)移及能級示意圖
圖5：光電催化加氫反應(yīng)及性能分析
參考文獻(xiàn)
Yu Wang, Xiao-He Liu, Rongbin Wang, Beatrice Cula, Zhe-Ning Chen,Qingyun Chen, Norbert Koch, and Nicola Pinna,Secondary Phosphine Oxide Functionalized Gold Clusters and Their Application in Photoelectrocatalytic Hydrogenation Reactions. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 25, 9595-600.
【作者簡介】
王羽，德國柏林洪堡大學(xué)independentprincipalinvestigator。2016年畢業(yè)于廈門大學(xué)，后受德國洪堡基金會資助赴德從事博士后研究。目前主持德國科學(xué)基金會（DFG）科研項目一項，主要從事團(tuán)簇合成及其在光電催化中的應(yīng)用。在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表論文20余篇，包括以第一作者，通訊作者發(fā)表的Nat.Comm.、JACS、Angew、Chem.Comm.等。
劉曉河，西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院校聘副教授，2020年12月博士畢業(yè)于西安交通大學(xué)陳慶云教授課題組，2018年赴德國柏林洪堡大學(xué)NicolaPinna教授組訪學(xué)半年，博士畢業(yè)后入職于西安科技大學(xué)。目前從事于功能納米材料在光電催化能源轉(zhuǎn)化、室溫催化污染物治理等方面研究，目前已在J.Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Electrochim. Acta、Appl.Catal. B-Environ. 等國際期刊發(fā)表SCI 論文16 篇,其中一作/通訊論文7 篇。
陳浙寧，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所副研究員。2012年畢業(yè)于廈門大學(xué)化學(xué)系，2013-2016年間進(jìn)入香港大學(xué)化學(xué)系從事博士后研究，2016年8月份入職中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所。科研聚焦能源、環(huán)境、精細(xì)化學(xué)品等與國計民生相關(guān)的重要催化反應(yīng)，多年來一直堅持理論化學(xué)和催化化學(xué)的緊密結(jié)合，一方面從理論計算的角度進(jìn)行催化性能的理論預(yù)測以及催化劑的理論設(shè)計，為催化材料的實驗改進(jìn)與設(shè)計提供有益的思路；另一方面將密度泛函方法和自由能統(tǒng)計策略的最前沿成果運用到催化化學(xué)中，以提升理論催化計算的可靠性。目前已在Nat.Commun.，J.Am. Chem. Soc.，Angew.Chem. Int. Ed.，Adv.Mater.，CCSChem.，ACSEnergy Lett.，ACS.Catal.等國際主流學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文47篇，其中第一/通訊作者論文23篇。
陳慶云，西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，動力工程多相流國家重點實驗室，國際可再生能源研究中心，教授。主要從事電催化、光催化、光電催化在可再生能源轉(zhuǎn)化及污染物控制方面的研究工作。
