同步辐射高分辨XAS研究磁性贵金属合金团簇的成核和生长过程

Magnetic precious metal alloy clusters change the electronic structure and surface arrangement of single-component precious metal clusters due to the introduction of magnetic atoms, which in turn produces significant synergistic effects, making magnetic precious metal clusters in catalysis, sensing, bioimaging, drug delivery, and cancer. Treatment and other aspects have greater application potential. This project plans to develop in-situ high-resolution XAS and UV-Vis absorption spectroscopy combined with X-ray emission spectroscopy and in-situ TEM to investigate the nucleation and growth kinetics of magnetic precious metal alloy clusters. The dynamic behavior of some key factors in the synthesis of precious metal alloy clusters (PtFe, PtCo, PtNi, etc.) in their liquid phase chemical reactions. Combined with the first principle principle, the geometrical configuration of the magnetic precious metal alloy cluster and the calculation of the electronic structure are deeply understood from the atomic and molecular level to understand the key factors and internal mechanisms affecting the synthesis of the magnetic precious metal alloy cluster, and to clarify the composition, structure and ligand. Interrelationship. Provides reliable experimental methods and research methods for designing and manipulating magnetic precious metal alloy clusters.

磁性贵金属合金团簇由于磁性原子的引入改变单组分贵金属团簇的电子结构和表面排布，进而产生显著的协同效应，使磁性贵金属团簇在催化、传感、生物成像、药物传输和癌症治疗等方面具有较大的应用潜力。本项目拟发展原位高分辨XAS与UV-Vis 吸收谱联用装置和X射线发射谱等新方法结合in-situ TEM以探讨磁性贵金属合金团簇的成核和生长动力学过程，深入研究磁性贵金属合金团簇(PtFe、PtCo、PtNi等)在其液相化学反应合成过程中的一些关键因素的动力学行为。再结合第一性原理对磁性贵金属合金团簇几何构型，电子结构的计算，从原子分子水平上深入了解影响磁性贵金属合金团簇合成的关键因素和内在机理，阐明组成、结构与配体的相互关系。为设计和操控磁性贵金属合金团簇提供可靠的实验手段和研究方法。

磁性贵金属合金团簇由于磁性原子的引入改变单组分贵金属团簇的电子结构和表面排布，产生显著协同效应，使其在催化等领域具有较大的应用潜力。项目负责人及团队设计研制了与同步辐射实验站兼容的高分辨XAS/XES与UV-Vis联用装置和原位时间分辨XAFS装置。设计和合成了Fe、Ni掺杂的Pt基合金材料，并在原位XAS等手段下在原子尺度下实时、动态研究了催化剂在电催化ORR过程中的电子和配位结构变化。并以单/双原子掺杂的二氧化钛纳米片（Ti1-xO2）作为模型催化剂（包括Pt1-Ti1-xO2，Pd1-Ti1-xO2和Pd1Cu1-Ti1-xO2等），用于具体研究金属电荷和配位结构在多种催化反应中起到的作用，借助原位XAS更真实地建立起构效关系。借助自主搭建实验室级X射线吸收谱（XAS/XES）设备及其原位手段，项目负责人及团队深入研究磁性贵金属合金团簇的电子结构以及从原子、分子水平上深入了解影响磁性贵金属合金团簇合成的关键因素和内在机理，并探究其构效关系，为设计和操控磁性贵金属合金团簇提供可靠的实验手段和研究方法。在项目支持下，项目负责人一共发表SCI论文31篇，其中项目负责人以通讯作者的身份在国际知名期刊J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Appl. Catal. B-Environ., CCS Chem., Nano Energy, Carbon, Chem. Eng. J.等发表了论文。这一系列成果为设计开发更加高效的催化剂奠定了基础。