揭示Au纳米簇光催化剂：可见光vs紫外光

以下文章来源于ACS材料X ，作者ACS Publications

英文原题：A Revealing Insight into Gold Cluster Photocatalysts: Visible versus (Vacuum) Ultraviolet Light

通讯作者：李杲，中国科学院大连化学物理研究所

作者：张静静、李志雯、张轶扉、Tsukuda Tatsuya、李杲*

研究背景

有机配体保护的原子级Au纳米簇作为一种理想的催化剂模型受到了人们越来越为广泛的关注。尤其在光催化领域，相比较于传统的纳米Au粒子，Au纳米簇具有更为优异的催化剂性能。但之前的研究结果表明，Au纳米簇仅在可见光条件下具有光催化活性，在紫外光照射下并不具备催化反应活性。

快讯亮点

（1）深入研究了[Au₂₅(PPh₃)₁₀(SC₂H₄Ph)₅Cl₂]²⁺ (Au25)纳米簇在可见光及紫外光照射下的催化反应机理；

（2）通过HRMS系统揭示了Au25纳米簇在可见光及紫外光照射条件下的解离；

（3）阐明了Au25纳米簇在紫外光的条件下催化活性较差是由于紫外光破坏其结构造成的。

内容介绍

Au25的PD-MS在波长193 nm的条件下进行，结果发现，Au25分解成了一系列的[AuₙSₘ]⁺ 离子 (n = 3-20; m= 0-4)，同时，所有的PPh₃和Cl配体都脱离了Au纳米簇表面。

图1 a）Au25的全范围质谱图；b）Au₁₉Sₘ的提取范围

进一步将能量加强至波长为154 nm，PD-MS谱图的峰值集中在核质比为2768.02处，属于正三价的 [Au₂₅(PPh₃)₁₀(PET)₅Cl₂]³⁺离子。这一结果表明，在真空紫外光照射条件下，Au25并没有发生分解，而是经历了电离过程。因此光子能量对于Au25纳米簇的光致驰豫现象起到了至关重要的作用。

图 2 波长为154 nm光线照射下的Au25纳米簇的PD-MS谱图（上），无光线照射下的Au25纳米簇的PD-MS谱图（下）；内插图为 [Au₂₅(PPh₃)₁₀(PET)₅Cl₂]³⁺离子同位素分布

DFT计算结果显示，Au25的电离能为8.05 eV，因此能够在波长为154 nm光线照射的条件下电离为正三价离子，但形成的[Au25]³⁺离子无法进一步发生分解。这一结果与之前的实验数据相吻合。

图 3 a）Au25纳米簇的结构图；b）紫外光照射下的Au25纳米簇的光反应路径

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

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