內蒙古大學沈慧課題組報道了第一個由硫醇穩(wěn)定的8電子銅納米團簇，發(fā)現(xiàn)該團簇具有良好的光熱轉換性能，并且在模擬太陽光照射下也能實現(xiàn)光和熱的轉換。
圖1 a. Cu54團簇的整體結構。b. Cu54團簇的結構剖析 圖2 Cu54團簇的表征數(shù)據(jù) 圖3 Cu54團簇的光熱轉換實驗 配體保護的原子精確金屬納米團簇由幾個到數(shù)百個金屬原子組成，具有超小尺寸、優(yōu)異的光穩(wěn)定性和高催化活性等特性。其尺寸與電子費米波長相當，表現(xiàn)出獨特的量子尺寸效應。該類材料具有豐富的表面配體，從而有望實現(xiàn)材料功能化。近年來，大量文獻已經(jīng)報道了具有不同形狀、大小、組成和功能的金屬納米團簇的結構。但遺憾的是，大多數(shù)的研究關于Au和Ag納米團簇。這些貴金屬元素的相關研究的高成本在一定程度上限制了它們的經(jīng)濟和高效應用。相比之下，銅納米團簇由于其豐富的土壤儲量、低成本和獨特的光學性質而在最近的研究中引起了極大的關注。然而，銅納米團簇在尺寸、形狀和穩(wěn)定性控制方面的挑戰(zhàn)使得其潛在應用的研究遠未完成。 光熱轉換是將光能轉化為熱能的一種能量轉換現(xiàn)象。隨著先進納米技術的不斷發(fā)展，各種具有優(yōu)異光熱轉換能力的光熱納米材料被制造出來，用于探索光熱治療、光催化和生物成像等。相比于傳統(tǒng)金屬納米顆粒的結構不明確，金屬納米團簇具有明確的組成和分子結構，可以精確地調制或構建組裝結構，可以很好的為光熱轉換中結構-性能關系的研究提供便利。 基于上述考慮，內蒙古大學沈慧課題組通過一鍋法制備了新型銅納米團簇，并通過紫外可見光譜、電噴霧電離質譜和X射線光電子能譜等組合技術對其進行了表征。單晶X射線衍射分析顯示，團簇的分子式為[XCu54Cl12(tBuS)20(NO3)12]（X=S或無）結構為同心三殼俄羅斯娃娃排列X@Cu14@Cl12@Cu40。 [SCu54Cl12(tBuS)20(NO3)12]團簇的結構中含有8個自由價電子，使其成為第一例由硫醇穩(wěn)定的8電子銅納米簇。由于該團簇結構Cu14@Cl12@Cu40的排布和表面上的轉子狀配體的協(xié)調，使得該團簇成為光熱材料的優(yōu)秀候選材料。Cu54團簇在寬波長范圍（藍色或近紅外）內具有有效的光熱轉換（在~50 s內溫度升高71°C，激光波長為445 nm，光功率密度為0.5 W/cm2）。并且，該團簇的光熱特性與波長無關，在不同激光（445 nm和808 nm）照射下表現(xiàn)出相似的光熱轉換性能。作者嘗試在太陽光下進行光熱轉換測試，在模擬太陽光（3個太陽）的照射下，光熱轉換也能被驅動，進而該團簇在太陽能利用方面具有很大的潛力。在這項工作中，作者報道了罕見的具有獨特結構的八電子銅納米團簇，并且首次提出了使用原子精確的銅納米團簇作為光熱轉換材料，為光熱轉換提供了新材料以及新思路。 論文信息 Eight-Electron Copper Nanoclusters for Photothermal Conversion Xueli Sun, Bingzheng Yan, Xuekun Gong, Qinghua Xu, Prof. Qingxiang Guo, Prof. Hui Shen Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202400527
