単一原子・電子で構造化された金ナノクラスターのスピン触媒活性の相関を解明(Scientists Uncover Spin-Catalytic Activity Correlation in Single-atom and -electron Tailored Gold Nanoclusters)

ad

2025-04-14 中国科学院(CAS)

中国科学院・合肥物質科学研究院の呉志坤教授らの研究チームは、金ナノクラスターにおけるスピンと触媒活性の関係を原子レベルで解明しました。研究では、ヨウ素およびチオールで安定化された多層構造のクラスター[Au₁₂₇I₄(TBBT)₄₈]から中心の金原子を選択的に除去し、直径1.7nmの安定した常磁性を持たないクラスターAu₁₂₆I₄(TBBT)₄₈を生成。さらに酸化することで常磁性クラスター[Au₁₂₆I₄(TBBT)₄₈]⁺を得ました。電子スピン密度は中心除去と酸化によって外側に移動し、特にヨウ素原子に集中。二酸化炭素還元触媒試験では、常磁性のないクラスターが高いファラデー効率を示し、スピン状態が触媒活性に影響を与えることが明らかになりました。

<関連情報>

磁性マルチシェル金ナノ粒子の最内殻原子を除去することで、CO2からCO2へのほぼ単一変換が可能になる Remove the innermost atom of a magnetic multi-shell gold nanoparticle for near-unity conversion of CO2 to CO

Guoqing Bian, Dong Chen, Yuping Chen, Wei Zhang, […], and Zhikun Wu
Science Advances  Published:9 Apr 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adu1996

単一原子・電子で構造化された金ナノクラスターのスピン触媒活性の相関を解明(Scientists Uncover Spin-Catalytic Activity Correlation in Single-atom and -electron Tailored Gold Nanoclusters)

Abstract

Few reports on paramagnetic metal nanoparticles with atomic precision and their difficult tailoring retard the insightful investigation of metal nanoparticle paramagnetism. Herein, we introduced a thiol-iodine mixture ligand–protecting strategy to successfully synthesize multi-shell paramagnetic [Au127I4(TBBT)48 (I: iodine, TBBT: 4-tert-butylphenylthiolate)]. The innermost Au atom was successfully removed via thiol induction without altering the structure framework to produce diamagnetic Au126I4(TBBT)48 with local ligand arrangement changed (butterfly effect), which could be further transformed into paramagnetic [Au126I4(TBBT)48]+ via hydrogen peroxide oxidation. The spin populations of both paramagnetic nanoparticles are more densely distributed on surface iodine than sulfur. Diamagnetic Au126I4(TBBT)48 exhibited a Faradaic efficiency of ~100% at −0.57 volt during the electrocatalytic reduction of carbon dioxide to carbon monoxide, while paramagnetic Au127I4(TBBT)48 and [Au126I4(TBBT)48]+ exhibited the maximum Faradaic efficiency of 87% at −0.67 volt and 90% at −0.57 volt, respectively, indicating the spin-catalytic activity correlation.

0500化学一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました