组合掺杂引入新型、多种镉配位方式增强金纳米团簇的电催化性能（英文）

作者：刘真; 孟祥福; 古万苗; 查珺; 闫楠; 尤青; 夏楠; 王辉^*; 伍志鲲^*

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2023, 39(12): 87-94.

• 金属纳米团簇
• 组合掺杂
• 镉配位方式
• 构效关系
• 电催化CO2还原

为提高金纳米团簇电催化还原二氧化碳生成一氧化碳的电流密度，本文引入了一种组合掺杂法(同时掺入硫和镉)，合成一种新型Au-Cd纳米团簇—Au41Cd6S2(SCH2Ph)33，并对其组成结构进行了精确表征。单晶结构表明，它包含一个双二十面体的Au23内核，所有的镉原子都掺杂在外壳层中且具有多种配位环境，外层staple(类订书针结构)除两个常见的Au3(SR)4三聚体外，还有两条独特的Au5Cd2(SR)9S长staple交叉覆盖在内核顶部，此外还发现了(S-Au-S)2(CdS-S-CdS)四聚体，这种两个Cd原子通过S原子直接相连的结构也为首次报道。与“同核异壳”的Au38(SCH2Ph)24团簇相比，Au41Cd6S2(SCH2Ph)33表现出更高的法拉第效率(-0.7V电位时达99.3%)和更高的CO分电流密度(-0.9V电位时为120mA·cm-2)。利用理论计算结果对Au41Cd6S2(SCH2Ph)33的高催化活性进行了解释，揭示Cd-Cd是最高活性位点，离内核最远的Au-Cd位点在同时考虑活性和选择性的情况下是最优的活性位点。本工作提供了一种提高金纳米团簇催化性能的策略，对金纳米团簇的合成、结构及构效关系研究具有重要的启发意义，有望推动相关研究的开展。

• 单位
  安徽大学; 中国科学院合肥物质科学研究院; 中国科学技术大学