Une équipe de recherche a réussi à synthétiser un nanoamas métallique et à déterminer sa structure cristalline. Leur étude fournit des preuves expérimentales permettant de comprendre et de concevoir des nanoclusters dotés de propriétés spécifiques au niveau atomique. Les nanoclusters métalliques ont de nombreuses applications dans le domaine biomédical.
Leurs travaux sont publiés dans la revue Polyoxometalates .
Les scientifiques ont manifesté leur intérêt pour les nanoamas métalliques atomiquement précis protégés par un ligand, car ils possèdent des structures atomiques définies et des propriétés physiques et chimiques exceptionnelles. Ces propriétés incluent des attributs tels que la luminescence, la chiralité, l'électrochimie et la catalyse.
En raison de ces propriétés, les nanoclusters métalliques sont prometteurs en tant que catalyseurs modèles idéaux. Avec leur taille ultra petite, ces nanoclusters démontrent une activité catalytique élevée et sont sélectifs dans de nombreuses réactions catalytiques.
Les nanoclusters métalliques protégés par un ligand sont des nanostructures organiques-inorganiques ultra-petites qui démontrent une grande stabilité à des compositions spécifiques. En raison de leurs propriétés réglables, ils ont le potentiel pour une variété d'applications basées sur la nanotechnologie.
Les nanoamas métalliques qui partagent des structures similaires, mais sont constitués de métaux différents, offrent aux chercheurs une opportunité unique d'étudier en profondeur la synergie des métaux au niveau atomique. Pour exploiter pleinement le potentiel de ces nanoclusters métalliques dans diverses applications, les chercheurs doivent être capables de synthétiser des nanoclusters d'alliage avec des structures similaires mais des compositions métalliques distinctes.
Cette synthèse permet aux chercheurs de procéder à un examen complet des facteurs influençant les propriétés des nanoclusters. Bien que les chercheurs aient réalisé des progrès significatifs dans la préparation de nanoclusters métalliques présentant des structures similaires, la disponibilité de ces nanoclusters est limitée. La synthèse de nanoclusters métalliques similaires constitue une prochaine étape essentielle pour les chercheurs.
Au fil du temps, la recherche sur ces nanoclusters d’alliages a attiré une attention croissante parmi les chercheurs. Grâce à des études antérieures, les chercheurs ont acquis une compréhension préliminaire de l’origine des propriétés optiques des nanoamas métalliques. Grâce à cela, ils peuvent obtenir des conseils théoriques pour concevoir des nanoclusters avec des rendements quantiques de photoluminescence élevés.
L'équipe de recherche a entrepris une étude du nanocluster d'or et d'argent [Au7 Ag8 (SPh)6 ((p-OMePh)3 P)8 ]NON3 (Au7 Ag8 ). Ils ont synthétisé ce nanocluster, analysé sa structure cristalline et examiné ses propriétés de réduction optique et électrocatalytique du dioxyde de carbone.
L’équipe a utilisé la diffraction des rayons X sur monocristal, la spectrométrie de masse à ionisation par électrospray, la spectroscopie photoélectronique à rayons X et l’analyse thermogravimétrique pour étudier le nanocluster. Leurs résultats expérimentaux correspondaient à leurs calculs théoriques.
"Nos travaux peuvent aider à mieux comprendre l'effet de la synergie des métaux sur les propriétés optiques et catalytiques au niveau atomique", a déclaré Shuxin Wang, professeur au Collège de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université des sciences et technologies de Qingdao. en Chine.
À titre de comparaison, ils ont également synthétisé un nanocluster d'or et de cuivre similaire, [Au13 Cu2 (TBBT)6 ((p-ClPh)3 P)8 ]SbF6 (Au13 Cu2 ). Ils ont comparé les propriétés de réduction optique et électrocatalytique du dioxyde de carbone des deux nanoclusters métalliques. Ces deux nanoclusters métalliques présentent la même structure centrale, qui est fondamentalement identique, mais ils sont différents dans leurs compositions métalliques.
Lorsqu'ils ont comparé les propriétés optiques et catalytiques des deux nanoclusters, l'Au7 Ag8 avait un rendement quantique de photoluminescence qui était considérablement supérieur au rendement quantique de photoluminescence pour l'Au13 Cu2 .
Ils ont découvert que par rapport au dopage au cuivre, le dopage à l'argent améliorait efficacement le rendement quantique de photoluminescence du nanocluster d'un facteur 7. Les deux nanoclusters présentaient également des propriétés catalytiques différentes.
Lorsqu'ils ont examiné la réaction de réduction électrocatalytique du dioxyde de carbone, l'ajout d'une petite quantité de cuivre, tout en améliorant la sélectivité catalytique pour la production de monoxyde de carbone, réduit simultanément la surface électrochimiquement active. À partir de leur analyse structurelle, l'équipe attribue la sélectivité supérieure du monoxyde de carbone au dopage au cuivre dans l'Au13. Cu2 nanocluster.
Dans un électrocatalyseur idéal, les chercheurs souhaiteraient parvenir à un équilibre délicat entre la sélectivité et la préservation d’une surface électrochimiquement active optimale. Pour l’avenir, l’équipe travaille à l’incorporation de plusieurs métaux. "Nous espérons parvenir à une catalyse synergique pour une sélectivité et une efficacité accrues", a déclaré Wang.
Plus d'informations : Selon Ma et al, Nanoclusters d'alliage M 15 (M =Au/Ag/Cu) atomiquement précis :analyse structurelle, propriétés de réduction optique et électrocatalytique du CO 2, Polyoxométalates (2024). DOI :10.26599/POM.2024.9140054
Fourni par Tsinghua University Press
