几何结构和电子结构在决定纳米颗粒的催化性能中起着至关重要的作用。然而，这两个因素往往错综复杂，因此很难一次准确地研究一个因素对整体催化性能的贡献。克服这一困难的一种可行解决方案是在电子结构改变但几何结构保持不变的母体纳米颗粒中掺杂异金属原子。

近日，南京大学Yan Zhu，中科院交叉研究中心Yi Gao，中科大Meng Zhou通过在Au₃₈(SCH₂Ph^tBu)₂₄中可控地掺杂Pt原子，获得了Pt₁Au₃₇(SCH₂Ph^tBu)₂₄和Pt₂Au₃₆(SCH₂Ph^tBu)₂₄纳米团簇。

文章要点

1）研究发现，与Au₃₈(SCH₂Ph^tBu)₂₄（14个电子）相比，Au₃₈(SCH₂Ph^tBu)₂₄核中Pt原子的不对称掺杂提高了Pt₁Au₃₇(SCH₂Ph^tBu)₂₄的HOMO（最高占据分子轨道）和一个自由价电子损失的相对能量，而对称地掺入两个Pt原子使Pt₂Au₃₆(SCH₂Ph^tBu)₂₄的HOMO-LUMO能隙（LUMO：最低未占据分子轨道）变窄。

2）实验结果显示，Pt₁Au₃₇(SCH₂Ph^tBu)₂₄表现出电子自旋诱导的高CO₂电还原活性，而Pt₂Au₃₆(SCH₂Ph^tBu)₂₄的效率最低，Au₃₈(SCH₂Ph^tBu)₂₄具有较佳的性能。

这项工作不仅证明了在对称的Au₃₈ NC中不对称掺杂Pt的可行性，而且为进一步研究掺杂的位置和数量对NC电子构型的影响提供了一个很好的机会，为进一步设计高效催化剂提供了一种有效途径。

参考文献

Xu Liu, et al, Asymmetrically Doping a Platium Atom into a Au₃₈ Nanocluster for Changing the Electron Configuration and Reactivity in Electrocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202207685

https://doi.org/10.1002/anie.202207685