鄭州大學王朝陽JACS發文：超原子銀納米簇研究獲突破

　　分析測試百科網訊近日，《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society，JACS，影響因子為13.18）報道了鄭州大學化學與分子工程學院臧雙全教授課題組的最新研究成果：《原子尺寸精確的超原子銀納米簇的精準修飾與定向組裝》（Atomically Precise Site-specific Tailoring and Directional Assembly of Superatomic Silver Nanoclusters）。文章第一作者為學校師資博士后王朝陽博士，臧雙全教授為唯一通訊作者。

鄭州大學化學與分子工程學院臧雙全教授課題組團隊合影

　　近日，分析測試百科網采訪了文章第一作者王朝陽博士，對相關研究工作進行了詳細了解。

　　原子尺寸精確的超原子銀納米簇的精準修飾與定向組裝

　　貨幣金屬團簇因其在催化、傳感、生物標記以及生物醫療等領域的潛在應用而受到化學工作者的廣泛關注。據王朝陽介紹，國內外相關領域比較杰出的研究課題組有（但不限于）：美國卡內基梅隆大學金榮超教授課題組、沙特阿拉伯國王科技大學Osman. M. Bakr課題組、美國密西西比大學AmalaDass教授課題組、廈門大學鄭南峰教授課題組、清華大學王泉明教授課題組、山東大學孫頔教授課題組、安徽大學朱滿洲教授課題組、中科院合肥物質科學研究院固體物理所伍志鯤教授課題組、新加坡國立大學謝建平教授課題組、以及德國卡爾斯魯厄科技大學Fenske教授課題組等。

　　“由于貨幣金屬團簇的自組裝過程通常難以控制，阻礙了特殊功能化團簇的設計與制備，金屬團簇尤其是銀納米簇的不穩定性也大大限制了其應用研究。所以，目前的研究大多仍集中在其制備與結構上，而團簇的功能化方面的研究仍然十分欠缺。 ”王朝陽說。

　　在《原子尺寸精確的超原子銀納米簇的精準修飾與定向組裝》研究中，作者利用1，2-二巰基鄰碳硼烷配體通過自還原反應合成了一個具有面心立方（fcc）金屬內核結構的Ag14超原子團簇[Ag14(C2B10H10S2)6(CH3CN)8]?4CH3CN(NC-1)。由于有大量易離去的乙腈分子配位，NC-1脫離母液后極不穩定。作者利用配位能力較強的單吡啶配體取代這些乙腈分子得到了[Ag14(C2B10H10S2)6(pyridine/p-methylpyridine)8](NCs-2,3)。取代修飾后的團簇保持了與NC-1相同的金屬內核，其在空氣中的穩定性大幅提高，熱穩定性可達150℃。

　　此外，作者還通過雙齒橋聯配體將Ag14超原子簇作為節點有序組裝成一系列維數可調（1-3D）的銀簇基聚合物材料（SCAM-1,2,3,4）。其中具有二重穿插結構的SCAM-4在空氣中的熱穩定性可達220℃。

　　另外，含氮配體的引入豐富了金屬與配體之間的電荷轉移，誘導出在較寬顏色范圍內（紅到綠）的變溫熒光性質。這些新化合物可以作為潛在的熒光溫度計材料。

　　X500R QTOF高分辨質譜技術助力研究取得突破

　　王朝陽介紹，金屬納米團簇表征手段有很多，單晶衍射分析是其結構測定最直接的方法，粉末XRD衍射可以用來確定其相純，質譜技術可以對其純度、穩定性等進行表征。

　　“由于金屬納米團簇是分子堆積，里面有很多溶劑，溶劑離去之后會導致晶相變化或消失，這在一定程度上限制了粉末XRD表征手段的應用，因此質譜在測定該類化合物純度，確定其分子式，研究其溶液化學等方面顯得尤為重要。”

　　王朝陽提到，研究過程中遇到的最大挑戰就是質譜測試。“我們的材料是靠弱作用進行組裝的，測試條件把握不好的話就碎了，這樣不利于確定組成。所以測試過程中需要不斷摸索測試條件。”

　　“我們確定需要一臺質譜儀，所以給不同的廠商寄了試測樣品。其中，SCIEX公司的X500R QTOF高分辨質譜試測的結果是最好的。他們原來也沒有測過這一類材料，但是經過慢慢摸索測試條件，后來越測越好，我們還是比較滿意的。”王朝陽說。

NC-2的ESI-TOF-MS圖譜

SCIEXX500R QTOF高分辨質譜系統

　　X500R QTOF高分辨質譜系統是SCIEX公司于2015年11月推出的，是第一款專為常規檢測設計的可靠、高性能、高分辨率的質譜系統。這款系統易學易用，除了簡約、均衡的硬件設計以及全新的 SCIEX OS軟件用戶界面以外，還擁有可靠的性能，讓用戶能夠快捷可靠地得到準確的結果，并且保證在所有常規檢測應用中都能長時間正常運行時間。X500RQTOF設計時尚緊湊，在實驗室中也占用空間也更少。

　　開拓性研究亮點多

　　據王朝陽介紹，該項研究工作是從2016年底開始的，主導人是臧雙全教授。項目的初衷是要將漂亮的籠狀碳硼烷修飾到金屬團簇表面，得到優美新穎的結構，同時利用碳硼烷特殊的缺電子特點來調節銀硫簇的發光。

　　王朝陽認為，該項研究工作的亮點有：在保持銀硫簇金屬內核不變的情況下，通過表面可控的精準修飾實現了超原子銀簇穩定性的大幅度提高；首次利用有機配體將銀硫簇組裝成維數可調的聚合物固體材料；修飾和組裝后的材料表現出良好的變溫熒光特性。

　　“我們希望通過表面精準修飾來調控貨幣金屬簇的物理化學性能，該工作證明了這一想法的可行性。表面精準修飾的實現為貨幣金屬的定向功能化提供了可能性，通過具有不同功能性的配體修飾可以簡便地合成具有目標功能性（手性、發光、催化等）的金屬團簇。”王朝陽說，“這種系統的研究在貨幣金屬簇研究領域是開拓性的，為進一步研究金屬簇的功能性、穩定性提供了參考。”

　　附：課題組概況

　　臧雙全教授團隊目前有專職教師5人，師資博士后1人，在職博士后3人，博士研究生8人，碩士研究生24人。團隊以貨幣金屬納米團簇、金屬有機框架材料和清潔能源材料為主要研究方向，開展新材料的設計、制備與表征、性能優化等方面的研究。

　　王朝陽簡介

　　王朝陽分別于2008年、2011年在鄭州大學化學系獲得理學學士、碩士學位；2011年獲得國家高水平大學公派研究生項目獎學金，并赴德國萊比錫大學攻讀博士學位，于2015年畢業回國；2016年加入鄭州大學臧雙全教授團隊工作至今。其主要研究領域為“貨幣金屬簇的制備、精準修飾與性能調控”。