近日，鄭州大學化學學院臧雙全教授課題組在原子級精確的金屬納米團簇催化劑制備以及電催化還原反應研究方面取得了一系列重要進展，在國際重要頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》連續(xù)發(fā)表題為“Ligand-Shell Engineering of a Au28 Nanocluster Boosts Electrocatalytic CO2 Reduction”， “Mediating CO2 Electroreduction Activity and Selectivity over Atomically Precise Copper Clusters”和“Electropolymerization of Metal Clusters Establishing a Versatile Platform for Enhanced Catalysis Performance”的原創(chuàng)性研究論文。論文的第一作者分別為博士研究生王杰、碩士研究生劉麗娟以及博士研究生王一曼，通訊作者均為臧雙全教授。鄭州大學化學學院為論文第一作者單位和通訊單位。

金屬納米團簇具有高催化活性，是一類電催化反應的理想催化劑。原子級精確的金屬團簇由于可以提供合適的研究平臺，因此在原子水平上利于關(guān)聯(lián)其結(jié)構(gòu)和催化行為。但因合成方面的挑戰(zhàn)，目前仍然缺乏對具有明確組成和結(jié)構(gòu)的金屬團簇異構(gòu)體在電催化CO2還原反應方面的研究。臧雙全教授研究團隊近期成功合成了一對具有相同金屬內(nèi)核、不同界面層配位原子的Au28團簇異構(gòu)體，以及利用配體工程策略制備了一對具有不同內(nèi)核構(gòu)型的Cu8團簇異構(gòu)體。電催化反應研究結(jié)果表明，界面層配位原子以及內(nèi)核構(gòu)型的改變均對電催化CO2還原的活性和選擇性產(chǎn)生了顯著的影響。同時，原子級精確金屬團簇模型闡明了結(jié)構(gòu)和催化性能之間的相關(guān)性，為設計高效的金屬電催化劑具有重要指導意義。此外，針對離散型金屬團簇在催化過程中的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性，研究團隊設計合成了一系列咔唑基有機配體保護的金屬納米團簇，并將其作為前驅(qū)體，通過采用一種全新的、普適性的團簇電聚合策略，制備了一系列催化性能和穩(wěn)定性能顯著提升的聚團簇雜化材料。這種團簇電聚合策略為在各個領(lǐng)域制備高活性和高穩(wěn)定性的金屬納米團簇基催化劑開辟了新的機遇。

以上研究得到了國家自然科學基金重大研究計劃重點支持項目、國家杰出青年科學基金。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207492

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202205626

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202114538