结构精确的金属团簇在原子层次上的组装对深入理解纳米颗粒的分级组装以及催化性能具有重要意义，然而在分子/原子水平上可控地组装超小纳米结构单元极具挑战。

近日，南京大学祝艳（点击查看介绍）课题组报道了Au₂₅(PET)₁₈（PET = 苯乙硫醇）团簇的二聚自组装，即使用两个Ag原子把两个Au₂₅(PET)₁₈单体团簇桥连起来，成功构筑了一个全新的二聚体团簇Ag₂Au₅₀(PET)₃₆（图1），实现了单体团簇的可控自组装。Ag₂Au₅₀(PET)₃₆二聚体的形成主要归因于金离子和硝酸根离子之间相对较弱的亲和力，导致Ag原子不会掺杂到Au₂₅团簇中形成类似Ag_xAu_25-x(PET)₁₈团簇，同时表面有机配体PET（苯乙硫醇）分子间的阻碍效应有效地阻止了Ag₂Au₅₀(PET)₃₆二聚体的进一步生长形成多个Au₂₅(PET)₁₈单体组装的一维结构（图2）。而且，连接的两个Au₂₅(PET)₁₈单体互为对映异构体，因此，Ag₂Au₅₀(PET)₃₆二聚体属于内消旋体，不同于以往报道的外消旋团簇。

图1. Ag原子桥连两个Au₂₅(PET)₁₈单体形成Ag₂Au₅₀(PET)₃₆团簇

图2. Ag₂Au₅₀(PET)₃₆沿着X-轴和Z轴的堆积结构

二聚体团簇Ag₂Au₅₀(PET)₃₆在光、电、催化性能等方面表现出与单体Au₂₅(PET)₁₈团簇明显的差异（图3），特别是Ag₂Au₅₀(PET)₃₆团簇中Ag和Au的协同作用导致表面金属原子可以高效吸附并活化CO分子，进而降低了CO氧化的反应温度，实现了双金属的协同催化。

图3. (a) 单体和二聚体团簇的紫外光谱；(b) 紫外谱峰的归属；(c) 催化CO氧化

该工作提供了一种可行的策略用于精确地调控金属团簇的组装和性能，通过对团簇的精准构筑，在原子尺度关联了催化剂的结构和性能，实现了高效地催化反应过程，为在分子层次上精准设计催化剂提供了新的思路。这一成果近期以在线发表在Angewandte Chemie International Edition上，文章第一作者为南京大学博士后刘旭，共同第一作者是南京大学博士研究生黄欣雨和北京计算科学研究中心Govindarajan Saranya博士，北京科技大学/北京计算科学研究中心陈名扬教授负责相关计算研究。该工作得到国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。

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Ag₂Au₅₀(PET)₃₆ Nanocluster: Dimeric Assembly of Au₂₅(PET)₁₈ Enabled by Silver Atoms

Xu Liu, Govindarajan Saranya, Xinyu Huang, Xinglian Cheng, Rui Wang, Mingyang Chen, Chunfeng Zhang, Tao Li, Yan Zhu

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202005087

导师介绍

祝艳

https://www.x-mol.com/university/faculty/63213