Prendre Au25 à titre d'exemple pour illustrer la composition des nanoclusters métalliques :a. noyau métallique; b. coque métal-ligand; c. structure totale de Au25 . Le vert est Au, le jaune est S, C et H sont omis. Crédit :par Zhuang Shengli
Selon une étude publiée dans Nano Letters , des chercheurs dirigés par le professeur Wu Zhikun des instituts de sciences physiques Hefei (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) ont obtenu des nanoclusters d'alliage réduit à base de palladium (Pd) (en abrégé Au4 Pd6 et Au3 AgPd6 ) pour la première fois.
Au3 AgPd6 est le plus petit nanocluster d'alliage trimétallique avec une composition/structure bien définie à ce jour, selon les chercheurs.
La catalyse est étroitement liée à la surface. Pour les catalyseurs métalliques, l'augmentation de la proportion d'atomes de surface peut améliorer l'efficacité d'utilisation des métaux, ce qui est particulièrement important pour les catalyseurs de métaux nobles tels que l'or et le platine. Ainsi, la réduction du nombre d'atomes du noyau dans le nanocluster métallique devrait améliorer l'efficacité d'utilisation du métal, et un cas extrême consiste à réduire le nombre d'atomes du noyau à un seul. Cependant, la synthèse d'un nanocluster à noyau d'atome unique est difficile, en particulier lorsque les atomes du noyau sont des atomes de métal relativement actifs tels que l'argent (Ag) et le cuivre (Cu) en raison de problèmes de stabilité.
Il est bien connu que l'alliage peut non seulement améliorer les performances catalytiques des clusters, mais aussi les stabiliser. Un grand nombre de nanoclusters d'alliage avec un métal du groupe 11 (or (Au), Ag, Cu) comme corps principal ont été signalés, mais les nanoclusters d'alliage avec Pd réduit comme corps principal n'ont pas été mentionnés, principalement parce que Pd et thiolate peuvent forment facilement une structure en forme de couronne chargée +2, qui est très stable et difficile à réduire.
Afin d'éviter la formation d'une structure en forme de couronne, certaines procédures spéciales doivent être adoptées, telles que la procédure d'augmentation de l'encombrement stérique du thiolate. D'autre part, la stabilité confère au complexe Pd-thiolate la capacité de protéger le noyau d'un seul atome en tant que coque, ce qui inspire l'enthousiasme pour l'étude de la synthèse. Malheureusement, les nanoclusters à base de Pd avec un seul noyau d'atome d'argent n'ont pas été obtenus par la méthode traditionnelle de co-réduction de sels métalliques mixtes.
Améliorer les performances catalytiques et explorer les sites actifs des clusters grâce à l'AGR. Crédit :Zhuang Shengli
La réduction anti-galvanique (AGR) récemment proposée a fourni une nouvelle solution :la méthode de co-réduction peut d'abord être utilisée pour synthétiser un cluster Au-Pd avec un seul noyau d'atome d'or, puis l'AGR est utilisée pour remplacer l'atome d'or du noyau par un atome d'Ag. .
Dans cette étude, les chercheurs ont choisi le CO2 l'électroréduction comme réaction modèle pour étudier les performances catalytiques des nanoclusters d'alliage obtenus en raison de leur importance. Les résultats ont montré que Au3 AgPd6 avait une meilleure activité catalytique et une meilleure sélectivité que Au4 Pd6 (l'efficacité Faraday du CO2 au CO est de 94,1 % et 88,1 %, respectivement), ce qui indique que l'AGR peut non seulement améliorer les performances catalytiques, mais également améliorer l'efficacité d'utilisation de l'or (100 %) et réduire le coût du catalyseur.
Par rapport aux précédents Au47 CD2 obtenue par la méthode AGR à deux phases, l'activité massique de l'Au3 tel qu'obtenu AgPd6 était également plus élevée (55,6 et 266,7 mA mg -1 , respectivement).
D'autres expériences ont montré que l'atome du noyau n'est pas le site actif de la réaction, mais qu'il peut modifier les propriétés catalytiques et autres en ajustant la structure électronique du nanocluster, qui fournit une référence pour réguler les performances du cluster.
"Ce travail est important pour la poursuite des recherches", a déclaré le professeur Wu. "Nous avons mis en avant la stratégie d'amélioration de l'efficacité de l'utilisation des repas et proposé le concept de 'catalyseur de nanocluster à noyau d'atome unique'"
Cette étude approfondit la compréhension des sites actifs des clusters et fournit des orientations pour les recherches et applications ultérieures. Conception sur mesure de nanoclusters d'argent
