郑州大学王朝阳JACS发文：超原子银纳米簇研究获突破

　　分析测试百科网讯近日，《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society，JACS，影响因子为13.18）报道了郑州大学化学与分子工程学院臧双全教授课题组的最新研究成果：《原子尺寸精确的超原子银纳米簇的精准修饰与定向组装》（Atomically Precise Site-specific Tailoring and Directional Assembly of Superatomic Silver Nanoclusters）。文章第一作者为学校师资博士后王朝阳博士，臧双全教授为唯一通讯作者。

郑州大学化学与分子工程学院臧双全教授课题组团队合影

　　近日，分析测试百科网采访了文章第一作者王朝阳博士，对相关研究工作进行了详细了解。

　　原子尺寸精确的超原子银纳米簇的精准修饰与定向组装

　　货币金属团簇因其在催化、传感、生物标记以及生物医疗等领域的潜在应用而受到化学工作者的广泛关注。据王朝阳介绍，国内外相关领域比较杰出的研究课题组有（但不限于）：美国卡内基梅隆大学金荣超教授课题组、沙特阿拉伯国王科技大学Osman. M. Bakr课题组、美国密西西比大学AmalaDass教授课题组、厦门大学郑南峰教授课题组、清华大学王泉明教授课题组、山东大学孙頔教授课题组、安徽大学朱满洲教授课题组、中科院合肥物质科学研究院固体物理所伍志鲲教授课题组、新加坡国立大学谢建平教授课题组、以及德国卡尔斯鲁厄科技大学Fenske教授课题组等。

　　“由于货币金属团簇的自组装过程通常难以控制，阻碍了特殊功能化团簇的设计与制备，金属团簇尤其是银纳米簇的不稳定性也大大限制了其应用研究。所以，目前的研究大多仍集中在其制备与结构上，而团簇的功能化方面的研究仍然十分欠缺。 ”王朝阳说。

　　在《原子尺寸精确的超原子银纳米簇的精准修饰与定向组装》研究中，作者利用1，2-二巯基邻碳硼烷配体通过自还原反应合成了一个具有面心立方（fcc）金属内核结构的Ag14超原子团簇[Ag14(C2B10H10S2)6(CH3CN)8]•4CH3CN(NC-1)。由于有大量易离去的乙腈分子配位，NC-1脱离母液后极不稳定。作者利用配位能力较强的单吡啶配体取代这些乙腈分子得到了[Ag14(C2B10H10S2)6(pyridine/p-methylpyridine)8](NCs-2,3)。取代修饰后的团簇保持了与NC-1相同的金属内核，其在空气中的稳定性大幅提高，热稳定性可达150℃。

　　此外，作者还通过双齿桥联配体将Ag14超原子簇作为节点有序组装成一系列维数可调（1-3D）的银簇基聚合物材料（SCAM-1,2,3,4）。其中具有二重穿插结构的SCAM-4在空气中的热稳定性可达220℃。

　　另外，含氮配体的引入丰富了金属与配体之间的电荷转移，诱导出在较宽颜色范围内（红到绿）的变温荧光性质。这些新化合物可以作为潜在的荧光温度计材料。

　　X500R QTOF高分辨质谱技术助力研究取得突破

　　王朝阳介绍，金属纳米团簇表征手段有很多，单晶衍射分析是其结构测定最直接的方法，粉末XRD衍射可以用来确定其相纯，质谱技术可以对其纯度、稳定性等进行表征。

　　“由于金属纳米团簇是分子堆积，里面有很多溶剂，溶剂离去之后会导致晶相变化或消失，这在一定程度上限制了粉末XRD表征手段的应用，因此质谱在测定该类化合物纯度，确定其分子式，研究其溶液化学等方面显得尤为重要。”

　　王朝阳提到，研究过程中遇到的最大挑战就是质谱测试。“我们的材料是靠弱作用进行组装的，测试条件把握不好的话就碎了，这样不利于确定组成。所以测试过程中需要不断摸索测试条件。”

　　“我们确定需要一台质谱仪，所以给不同的厂商寄了试测样品。其中，SCIEX公司的X500R QTOF高分辨质谱试测的结果是最好的。他们原来也没有测过这一类材料，但是经过慢慢摸索测试条件，后来越测越好，我们还是比较满意的。”王朝阳说。

NC-2的ESI-TOF-MS图谱

SCIEXX500R QTOF高分辨质谱系统

　　X500R QTOF高分辨质谱系统是SCIEX公司于2015年11月推出的，是第一款专为常规检测设计的可靠、高性能、高分辨率的质谱系统。这款系统易学易用，除了简约、均衡的硬件设计以及全新的 SCIEX OS软件用户界面以外，还拥有可靠的性能，让用户能够快捷可靠地得到准确的结果，并且保证在所有常规检测应用中都能长时间正常运行时间。X500RQTOF设计时尚紧凑，在实验室中也占用空间也更少。

　　开拓性研究亮点多

　　据王朝阳介绍，该项研究工作是从2016年底开始的，主导人是臧双全教授。项目的初衷是要将漂亮的笼状碳硼烷修饰到金属团簇表面，得到优美新颖的结构，同时利用碳硼烷特殊的缺电子特点来调节银硫簇的发光。

　　王朝阳认为，该项研究工作的亮点有：在保持银硫簇金属内核不变的情况下，通过表面可控的精准修饰实现了超原子银簇稳定性的大幅度提高；首次利用有机配体将银硫簇组装成维数可调的聚合物固体材料；修饰和组装后的材料表现出良好的变温荧光特性。

　　“我们希望通过表面精准修饰来调控货币金属簇的物理化学性能，该工作证明了这一想法的可行性。表面精准修饰的实现为货币金属的定向功能化提供了可能性，通过具有不同功能性的配体修饰可以简便地合成具有目标功能性（手性、发光、催化等）的金属团簇。”王朝阳说，“这种系统的研究在货币金属簇研究领域是开拓性的，为进一步研究金属簇的功能性、稳定性提供了参考。”

　　附：课题组概况

　　臧双全教授团队目前有专职教师5人，师资博士后1人，在职博士后3人，博士研究生8人，硕士研究生24人。团队以货币金属纳米团簇、金属有机框架材料和清洁能源材料为主要研究方向，开展新材料的设计、制备与表征、性能优化等方面的研究。

　　王朝阳简介

　　王朝阳分别于2008年、2011年在郑州大学化学系获得理学学士、硕士学位；2011年获得国家高水平大学公派研究生项目奖学金，并赴德国莱比锡大学攻读博士学位，于2015年毕业回国；2016年加入郑州大学臧双全教授团队工作至今。其主要研究领域为“货币金属簇的制备、精准修饰与性能调控”。