含氫化物的金屬納米簇引起了人們廣泛的興趣，因為氫化物可以轉化為H0、H+或H2，并在催化方面具有巨大的潛力。目前，有關氫化金納米簇的報道較少，特別是還沒有報道過N-雜環(huán)卡賓穩(wěn)定的含有氫化物的金納米團簇。為了填補這一空白，女王大學Cathleen M. Crudden和Cao-Thang Dinh、于韋斯屈萊大學Hannu H?kkinen和東京大學Tatsuya Tsukuda等制備了一種由N-雜環(huán)卡賓穩(wěn)定的氫化金納米團簇[Au24(NHC)14Cl2H3]3+，并研究了其結構和催化CO2還原性能。
結構表征和理論計算結果顯示，該簇包含兩個Au12的二聚體內核，每個內核都采用一個缺少一個頂點的二十面體形狀，兩個內核通過三角形面連接在一起，三角形面總共有三個氫化物。此外，該Au24H3簇在CO2的電催化還原中具有電子反應性，電荷轉移到CO2的反鍵pi*軌道以將CO2分子激活，進而高效催化CO2還原。研究人員進一步評估Au24納米簇的CO2電還原活性，Au24簇在10至100 mA cm-2的寬電流密度范圍內表現(xiàn)出高CO選擇性，CO法拉第效率在10-50 mA cm-2的電流密度范圍內高于90%，在100 mA cm-2時略微下降至84%。此外，Au24納米簇在100 mA cm-2的恒定電流密度下進行了CO2還原，在超過100小時內保持約90%的CO法拉第效率和3.2 V的穩(wěn)定全電池電壓(無iR校正)，表明Au24納米簇具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。Heterocyclic Carbene-Stabilized Hydrido Au24 Nanoclusters: Synthesis, Structure, and Electrocatalytic Reduction of CO2. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI:10.1021/jacs.2c00789
