贵金属纳米晶形貌控制的新进展

厦门大学化学化工学院的郑南峰教授课题组在贵金属纳米晶的形貌控制方面取得重要进展,相关结果已在化学领域著名刊物《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/ange.201303772)在线发表,并被选为“Hot Paper”。

特定形貌贵金属纳米晶体在催化、光谱学、生物标记、肿瘤治疗等领域具有重要的应用价值,它们的控制合成在近年一直备受关注。多数贵金属纳米晶体的形貌调控需要有机保护剂的帮助,但有机保护剂的引入使贵金属纳米晶的形貌调控存在两大重要难点:1)纳米晶的表面难于清洁;2)难于深入认识纳米晶的形貌调控机理。针对这些难题,该研究成功地发展了一种无需引入有机保护剂、可在室温下制备表面清洁超薄Pd纳米片的简单方法,只需将CO与氯钯酸的DMF溶液反应所得的黄色中间体溶液和适量的水混合即可得到尺寸均一、厚度为1.8nm的蓝色超薄钯纳米片。X-射线单晶衍射和X-射线吸收光谱均证实了黄色的重要中间体为[Pd2(μ-CO)2Cl4]2-,是一种Pd(I)的双核羰基金属配合物,两个Pd原子间有强的Pd-Pd金属键和两个桥连CO。13C NMR实验发现了 [Pd2(μ-13CO)2Cl4]2-与水混合后,部分桥连的13CO被氧化为13CO2,[Pd2(μ-CO)2Cl4]2-中的桥连CO扮演着还原剂和形貌控制剂的双重角色。

课题组的前期研究已发现超薄Pd纳米片具独特的催化和肿瘤近红外光热疗性能,该项研究不仅简化了这些功能性超薄Pd纳米片的合成方法,而且进一步证实了强配位分子在调控贵金属纳米晶表面结构中的重要性。更重要的是,所制备得到Pd纳米片的表面清洁,为研究有机保护剂对Pd纳米晶催化性能的影响提供了很好的平台,相较表面含聚乙烯吡咯烷酮的Pd纳米片,表面清洁的Pd纳米片在甲酸的电催化氧化和苯乙烯加氢反应中均表现出更为优越的性能。

该研究是在郑南峰教授的指导下,由博士后李欢完成主要工作,博士生陈光需、杨华艳、梁景洪、刘朋昕、陈美和硕士生王星砾共同参与了中间体的结构和Pd纳米片的性能表征。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部的资助,上海同步辐射光源对中间体的X射线吸收光谱研究提供了支持。

原文链接:厦门大学化学化工学院

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