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课题组受邀在Aggregate上发表关于金属团簇光催化有机转化的综述文章
Published On:2025-12-18

金属纳米团簇是一类由几个到上百个金属原子构成的超小纳米粒子。与传统多分散金属纳米颗粒不同,纳米团簇具有精确的化学组成和分子结构,可以通过质谱及单晶X-射线衍射等手段进行准确表征。其精确的结构为深入揭示金属纳米材料的构效关系提供了可能。此外,由金属纳米团簇超小的尺寸所带来的量子限域效应赋予了其迥异于传统纳米颗粒的光物理和光化学性质,如离散的能级,显著的三线态发光,长的激发态寿命,类分子的激发态动力学特征等。光催化作为一种绿色温和的催化策略,在有机合成及能源小分子转化中具有重要地位。金属纳米团簇因其较宽的可见光吸收范围,重原子效应所带来的较长激发态寿命,以及可调的激发态能量及氧化还原能力,近年来展现出了作为新兴光催化剂的潜力,受到广泛关注。

不同于以往的金属纳米团簇促进光催化的综述侧重于无机分子的转化(如光催化水分解,二氧化碳还原等),本综述聚焦于金属纳米团簇参与的光催化有机合成。当金属纳米团簇吸收合适能量的光子后,经过一系列非辐射弛豫过程(内转换、系间窜越)所形成的长寿命激发态纳米团簇可作为能量供体,通过能量转移的方式活化底物。激发态的团簇同时具有更强的氧化还原能力,可以通过单电子转移过程与底物作用,生成自由基或者自由基离子中间体,从而引发有机反应。另外,具有配位不饱和金属位点的纳米团簇还可以与底物作用原位形成光活性物种,或者在反应过程中充当过渡金属催化剂促进碳-碳键/-杂键的形成。

  在该综述中,作者首先介绍了金属纳米团簇的光物理特性、常见调控策略、以及团簇光催化模式和基本的反应机理研究方法。随后,依据光催化剂的淬灭机制,即能量转移和光诱导的单电子转移,作者系统地梳理和讨论了近年来报道的金属纳米团簇促进的光催化有机反应。文中对比了金属团簇光催化和先前报道的经典金属配合物光催化的特点,深入探讨了团簇结构和催化性能之间的关联以及催化反应机理。最后,作者还对金属纳米团簇光催化有机合成当前存在的挑战以及未来研究方向进行了探讨和展望。

  以上综述论文以“Emerging Opportunities of Metal Nanoclusters for Photocatalytic Organic Synthesis”为题发表于Aggregate期刊,论文第一作者为博士研究生林春莲,通讯作者为李漫波和范维刚。