近日，我校材料學(xué)院駱耿耿課題組在原子精度的無(wú)機(jī)納米團(tuán)簇領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，研究成果以“Sodalite-Type Silver Orthophosphate Cluster in a Globular Silver Nanocluster”（DOI: 10.1002/anie.202003143 and 10.1002/ange.202003143）為題發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊Angewandte Chemie（德國(guó)應(yīng)用化學(xué)），并受邀作為封面論文。Angewandte Chemie是目前國(guó)際化學(xué)和材料領(lǐng)域最具影響力的綜合性刊物之一，位列JCR中Q1區(qū)Top。

    論文主要源于課題組對(duì)以下兩個(gè)問(wèn)題的思考。

    問(wèn)題1：二氧化鈦是最重要的光催化材料之一，原子精度的鈦氧團(tuán)簇（TOCs）被認(rèn)為是分子型的鈦氧化物，對(duì)了解二氧化鈦的結(jié)構(gòu)與光催化性質(zhì)之間的構(gòu)-效關(guān)系具有重要的參考價(jià)值。然而二氧化鈦是一種只能吸收紫外光的寬帶隙半導(dǎo)體，限制了對(duì)太陽(yáng)光的利用。針對(duì)這一問(wèn)題，日本學(xué)者葉金花等人近年來(lái)在Nature Materials等頂級(jí)期刊上相繼報(bào)道了可見(jiàn)光激發(fā)下具有高效光氧化性能的磷酸銀（Ag₃PO₄）半導(dǎo)體，掀起了對(duì)磷酸銀光催化材料的研究熱潮。由此，課題組提出，正如鈦氧團(tuán)簇（TOCs）與二氧化鈦納米顆粒之間的關(guān)系一樣，有沒(méi)有可能存在介于小分子和磷酸銀納米顆粒之間具有確定結(jié)構(gòu)的磷酸銀團(tuán)簇（SOCs）？經(jīng)查，當(dāng)前文獻(xiàn)未有磷酸銀團(tuán)簇的報(bào)道，也無(wú)人提到過(guò)磷酸銀團(tuán)簇的概念，這是一個(gè)零的開(kāi)始。

    問(wèn)題2：C₆₀是一種由60個(gè)碳所構(gòu)成的像足球一樣的阿基米德截角二十面體碳簇，在配體保護(hù)的原子精確銀納米團(tuán)簇中，由60個(gè)銀所構(gòu)成的配體保護(hù)的籠狀高核銀簇分子會(huì)具有什么樣的幾何結(jié)構(gòu)？

    為了解答上述兩個(gè)問(wèn)題，駱耿耿課題組在對(duì)原子精度的納米團(tuán)簇的合成基礎(chǔ)上（比如Chem. Commun., 2018, 54, 2361；Chem.-Eur. J, 2017, 23, 14420等）經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)后，首次在團(tuán)簇領(lǐng)域創(chuàng)新性提出“磷酸銀簇”（SOCs）的概念。課題組利用阿基米德小斜方截半二十面體Ag60納米銀簇的內(nèi)部空腔成功捕捉并穩(wěn)定了首例具有方鈉石型（即阿基米德截角八面體結(jié)構(gòu)）的磷酸銀簇{Ag₃PO₄}₈，獲得原子精確的磷酸銀簇@高核銀簇的核-殼納米團(tuán)簇；利用微焦斑X-射線(xiàn)單晶衍射技術(shù)、電鏡TEM/球差電鏡（HAADF-STEM）、高分辨電噴霧質(zhì)譜（ESI-MS）、光電子能譜（XPS）等表征手段精確確定團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合DFT理論計(jì)算分析了團(tuán)簇的電子結(jié)構(gòu)；同時(shí)探究了該團(tuán)簇的光催化活性。值得一提的是，在嘗試了無(wú)數(shù)種添加劑后，課題組發(fā)現(xiàn)該磷酸銀簇@高核銀簇的成功制備跟所添加的H₂PO₄^-有緊密的關(guān)系，當(dāng)H₂PO₄^-替換為PO₄^3-后，只能得到陰離子為模板的低核銀簇。這項(xiàng)研究成果受到了Angew. Chem. Int. Ed.三個(gè)審稿人的高度評(píng)價(jià)（very important/very important/highly important），并受邀作為封面文章。

(A)磷酸銀體相的單胞結(jié)構(gòu)；(B)原子精確的磷酸銀簇{Ag₃PO₄}₈；(C)截角八面體結(jié)構(gòu)；(D) DFT計(jì)算的磷酸銀簇{Ag₃PO₄}₈；(E)經(jīng)典的截角二十面體C₆₀；(F)小斜方截半二十面體Ag₆₀.

    該工作在駱耿耿博士（通訊作者）指導(dǎo)下，以華僑大學(xué)為第一署名通訊單位，山東大學(xué)、Southern Methodist University（美國(guó)）等為合作單位完成。華僑大學(xué)材料學(xué)院2019級(jí)在讀博士研究生鄧成龍、華僑大學(xué)材料學(xué)院講師孫存發(fā)、山東大學(xué)王芝為共同第一作者。華僑大學(xué)材料學(xué)院陳亦琳博士、林碧洲教授、林金清教授均對(duì)論文有貢獻(xiàn)。駱耿耿博士為第一通訊作者，山東大學(xué)孫頔教授為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金及省基金的資助。

    論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202003143

（值班編輯：孟祥龍）