金属纳米簇是具有独特物理化学性质的材料,因其尺寸效应和量子效应,在催化、电学、光学等领域具有广泛的应用潜力。近年来,金属纳米簇的研究受到高度关注,尤其是在精确调控其尺寸、结构和电子性质方面取得了显著进展。然而,尽管已有大量的金、银等金属纳米簇的研究,它们的稳定性和合成过程仍存在一定挑战,尤其是铜氢化物纳米簇的稳定性问题,限制了其在更广泛应用中的发展。此外,高核铜氢化物超原子纳米簇的稳定性问题仍是现代合成化学中的一大难题。因此,如何通过合金化或异原子掺杂等方式提高铜纳米簇的稳定性和催化活性,成为当前研究的关键。
为了解决这些问题,科学家们探索了将异原子(如Pt、Pd)引入铜纳米簇的策略,以调节其结构和电子性质,进而提高其性能。最近,Liu等人报告了几种含氢化物的异原子合金铜氢化物纳米簇,但关于铜氢化物纳米簇的合金化研究仍然有限。为此,研究者们致力于开发新的铜氢化物纳米簇,以突破其稳定性和应用范围的限制。
鉴于此,内蒙古大学能源材料化学研究院沈慧教授课题组、厦门大学郑南峰院士、宁夏大学材料与新能源学院研究魏建宇合作提出了一种前所未有的八电子超原子铜纳米簇PtH3Cu23,成功封装了三个电子供给氢化物。该纳米簇采用简单的一步还原法合成,展现了良好的结构精确性和电子稳定性。通过X射线单晶衍射和高分辨率质谱分析确认了其分子结构,为进一步研究铜氢化物超原子的电子结构和催化特性提供了新的思路。这一发现为铜氢化物纳米簇的稳定性问题提供了新的解决方案,并为相关领域的应用开发奠定了基础。