厦门大学郑南峰课题组：金属纳米团簇取得重要进展

【成果简介】

近日，郑南峰教授课题组和张文卿教授(iChEM研究教授)在利用大位阻硫醇调控金属纳米团簇的表面反应性方面的研究取得重要进展，相关成果以“Bulky Surface Ligands Promote Surface Reactivities of [Ag₁₄₁X₁₂(S-Adm)₄₀]³⁺(X = Cl, Br, I) Nanoclusters: Models for Multiple-Twinned Nanoparticles”为题，发表在美国化学会志(J. Am. Chem. Soc.,2017,DOI:10.1021/jacs.7b07926)。

【图文导读】

图1 UV-Vis光谱及ESI-MS光谱

（a）CH₂Cl₂的UV-Vis光谱
（b）[Ag₁₄₁Br_12-nCl_n（S-Adm）₄₀] ³⁺（n = 0，1，2）产物的ESI-MS光谱

图2 总体结构

大约沿着五重（a）和双重（b）对称轴观察[Ag₁₄₁Br₁₂（S-Adm）₄₀] ³⁺（由X射线晶体学表征）的总体结构

【研究内容】

表面配体在控制金属纳米颗粒的尺寸、形状以及表面反应性方面扮演着重要的角色。但由于缺乏表征纳米颗粒表面配体配位的有效手段，表面配体如何调控金属纳米颗粒的形貌合成和性质一直是纳米材料领域的一个挑战。在该项研究中，郑南峰教授课题组利用大位阻硫醇(1-金刚烷硫醇)作为表面保护配体，在溶液中存在大量卤素离子的条件下，合成出具有高表面反应性的Ag₁₄₁纳米团簇。X-射线单晶结构分析表明，[Ag₁₄₁X₁₂(S-Adm)₄₀]³⁺ (X = Cl, Br, I)是由一个拉长的Ag₇₁金属内核和一个桶状的Ag₇₀X₁₂(S-Adm)₄₀表面保护层组成。Ag₇₁可视为面向立方金属多重孪晶纳米颗粒的结构缩影，由20个Ag₁₀四面体交错连接而成，表面存在10个略有内凹的蝴蝶状“缺陷”，为多重孪晶纳米颗粒提供了一个重要的分子结构模型。更为重要的是，1-金刚烷硫醇大的空间位阻降低了硫醇在纳米团簇表面的覆盖度，使团簇中部表面存在不少偏长的Ag-S键，削弱了部分表面硫醇在纳米团簇上的结合能力。在配体交换反应中，这些结合相对较弱的大位阻硫醇很容易被苯乙炔或其它硫醇取代。通过与水溶性硫醇进行配体交换，这些结构确定的银纳米团簇很容易变为水溶性，为它们的生物应用提供了重要基础。该工作为使用大位阻配体控制合成具有高表面反应性的金属纳米颗粒提供了一种重要的研究思路。

该工作在郑南峰和张文卿教授指导下，由厦门大学郑南峰教授课题组和芬兰于韦斯屈莱大学HannuHäkkinen教授课题组共同合作完成。共同第一作者为化院硕士生任丽婷和iChEM博士生袁鹏，苏海峰博士等参与了该工作。研究工作得到了科技部和国家自然科学基金委的资助。

原文链接：http://chem.xmu.edu.cn/show.asp?id=2278

文献链接：Bulky Surface Ligands Promote Surface Reactivities of ，[Ag₁₄₁X₁₂(S-Adm)₄₀]³⁺ (X = Cl, Br, I)Nanoclusters: Models for Multiple-Twinned Nanoparticles（J. Am. Chem. Soc.,2017,DOI: 10.1021/jacs.7b07926）

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