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福建物構所張健研究員團隊: 鈦氧簇合物的聚集行為

2024-02-07 08:03:03

Aggregate (《聚集體》)致力於發表聚集體科學領域的基礎和應用研究的重要進展和創新性成果,包括但不限於材料、化學、物理、生物以及應用工程等領域。聚集體科學研究範圍廣泛,單分子層次之上均可視為聚集體。

Aggregate (《聚集體》)鼓勵人們打破學科藩籬,實現研究正規化的轉移,在更高的結構層次上探索更復雜的系統和過程。

文章資訊

通訊作者:張健,方偉慧 (中國科學院福建物質結構研究所)

作者:謝玉龍,方偉慧*,張健*

Keywords:

cluster chemistry

framework materials

ligand engineering

photocatalysis

titanium-oxo clusters

https://doi.org/10.1002/agt2.506

文章簡介

鈦氧簇合物是一類晶態金屬氧簇材料,尺寸介於原子和奈米顆粒之間,既具備奈米顆粒優異的聚集活性,同時兼具可準確測定的結構。因此,鈦氧簇合物可以作為平臺,從原子、分子尺寸研究構效關係。然而,鈦氧簇合物的合成隨機性較大,不易直接獲得預先設計的簇結構。近年來,雖然有較多的綜述總結了鈦氧簇合物的結構及相關效能,對其聚集行為少有關注。

本綜述中作者重點總結了近幾年發表的鈦氧簇合物結構,提出了鈦氧簇“分子內聚集”和“分子間聚集”的聚集形式,分子內聚集導致簇結構的形成,而分子間聚集則得到逐級組裝的“超團簇”結構。在分子內聚集部分,作者總結了四種具有特殊聚集形態的鈦氧簇,分別為球狀、多面體狀、輪狀和異金屬輪狀簇(圖1)。

圖1. 分子內聚集形成的四種鈦氧簇特殊構型

在分子間聚集部分,作者按照聚集機理的不同,將簇基框架分為配位組裝框架、非共價組裝框架、共價組裝框架和簇基無機-有機雜化聚合物(圖2)。透過對聚集機理的分析發現,特定型別的配體作為結構導向劑可以誘導團簇最終的聚集形態,包括分子內聚集為特殊構型簇和分子間聚集為“超團簇”。“超團簇”中初級團簇結構可以被完整保留,有助於從結合不同活性團簇單元,定向組裝功能材料。最後,作者對由明確簇結構定向聚集為衍生材料的挑戰與機遇進行了分析展望。

圖2. 分子間聚集的四種模式示意圖

以上綜述論文以“Aggregation of titanium-oxo clusters”為題發表於 Aggregate 期刊,論文第一作者為中國科學院福建物質結構研究所的碩士研究生謝玉龍,通訊作者為中國科學院福建物質結構研究所的張健研究員和方偉慧研究員。

(Aggregate 2023. e506.

https://doi.org/10.1002/agt2.506)

通訊作者

張健,1978年10月生於湖南,博士、研究員、博士生導師。2001年7月在廈門大學化學系本科畢業並獲學士學位。2001年9月至2006年7月碩博連讀於中國科學院福建物質結構研究所,獲博士學位(導師:姚元根研究員)。2006年10月至2009年9月開展手性與微孔材料方面的博士後研究工作。2009年9月回國工作,現任結構化學國家重點實驗室副主任。2014年獲國家傑出青年科學基金資助。已在系列國際知名期刊上發表論文300多篇,其中60多篇發表在 J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等影響因子大於6.0的期刊上,多篇論文被選為期刊封面或熱點論文,論文被他人正面引用超過1萬次,H因子60。

課題組連結:

http://www.fjirsm.ac.cn/zhangjian/

方偉慧,博士、研究員、博士生導師。2017年入選中國科學院“青年創新促進會”會員(2017345),2019年破格晉升研究員。致力於團簇合成的基礎研究,在“稀土氧簇”、“鈦氧簇”研究基礎上,開闢“鋁氧簇”體系。主持完成了“國家自然科學基金團簇構造、功能及多級演化重大研究計劃培育專案”、國家自然科學基金青年專案、面上專案和福建省自然科學基金青年專案,目前主持的在研基金有國家自然科學基金面上專案和福建省“傑出青年科學基金”專案,2017入選中國科學院“青年創新促進會”,2021年入選中國科學院“第七批青年創新促進會優秀會員”和中國科學院福建物質結構研究所團隊“百人計劃”。

第一作者

謝玉龍,中國科學院福建物質結構研究所碩士研究生。

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