双配体保护的Ag71纳米团簇的合成、表征及其整体结构

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目前,在原子水平上精确控制金属纳米团簇的尺寸与组成已成为可能。通过内核金属原子(Au/Ag/Cu等)和外围配体(硫醇/膦/卤原子/炔类等)之间的组合,有望得到尺寸、结构及组分各异的金属纳米团簇。因而,Au、Ag等纳米团簇在液相催化和生物检测等领域具有良好的潜在应用前景。本文在前人的研究基础上开展工作,选取了硫醇和膦配体共同保护的银纳米团簇进行研究,本论文主要研究内容如下:利用液相直接合成法成功合成了具有十面体核的结构精确的[Ag71(S-tBu)31(Dppm)](Sb F6)2团簇(Dppm=1,1-(双二苯基膦)甲烷,S-tBu=叔丁基硫醇;简称Ag71团簇)。以Na BH4为还原剂,将Ag NO3与1,1-(双二苯基膦)甲烷、叔丁基硫醇配体混合,通过一锅法制备出Ag71团簇,并用X射线单晶衍射对其结构进行了测定。由1,1-(双二苯基膦)甲烷和其他配体共同保护的银纳米团簇具有丰富的结构形式。本论文中,由S-tBu和Dppm两种配体共同保护的Ag71纳米团簇表现出不同寻常的结构模式。首先,若以十面体构型的Ag23核为基础,其与盖状的Ag10@Ag5@Ag1以及环形Ag10一起构成Ag49核,这种Ag49核结构与其它更大尺寸的纳米团簇中M7@M42(M=Au/Ag)的Marks十面体结构很类似。其次,若以Ag24核(类似于丢失顶点Ag原子的Ag25核)为基础,其柱状金属核环绕了四层Ag5、Ag10、Ag20和Ag10金属环,随后由SR配体和Ag2Dppm钉书钉结构稳定整体簇合物的结构。重要的是,在Ag71(SR)31(Dppm)]2+观察到的构建基团Ag64可以组装生成较大的核心,用于构筑较大的银纳米团簇,如Ag136(SR)64Cl3和Ag141(SR)40Br12。大型装配单元Ag64提供了一种新的装配方式,可以预测较大的纳米团簇的结构,并且在少于100个原子的纳米团簇中观察到完整的十面体,该发现加深了对Marks十面体截断的理解,为预测银纳米团簇的结构提供借鉴。
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