高核Ag/S纳米团簇合成的研究进展

doi:10.7503/cjcu20210476

摘要/Abstract

摘要：

硫醇配体保护的高核银纳米团簇具有丰富的结构和性能, 在光致发光、生物传感、纳米材料等方面具有广阔的应用前景. 然而, 精确控制高核Ag/S纳米团簇的尺寸和结构面临着巨大的挑战, 构建高核Ag/S纳米团簇的可行策略也一直是人们关注的焦点. 近年来, 随着合成方法和表征技术的不断发展, 高核Ag/S纳米团簇的合成和性能研究方面均取得了显著的成就. 本文总结了含20个或以上Ag原子的Ag/S纳米团簇的合成方法(直接还原法、阴离子模板法及配体交换法), 对部分高核Ag/S纳米团簇的结构进行了探讨, 并展望了未来研究的趋势.

关键词: 银/硫纳米团簇, 高核, 合成, 结构

Abstract:

The high-nuclearity silver nanoclusters protected by thiol ligands not only have beautiful structures and attractive functionalities， but also have broad application prospects in photoluminescence， biosensing and imaging， nanomaterials etc. However， the precise control of the size and structure of high-nuclearity Ag/S nanoclusters remains a great challenge. Therefore， feasible synthetic strategies to construct high-nuclearity Ag/S nanoclusters have always been the focus of attention. In recent years， with the development of synthetic approaches and characterization techniques， significant achievements have been made in the synthesis and functionality of high-nuclearity Ag/S nanoclusters. In this review， the general synthesis methods of high-nuclearity Ag/S nanoclusters containing 20 or more silver centers（direct reduction method， anion-templated method， ligand exchange method） were introduced and summarized， and structures of some high-nuclearity Ag/S nanoclusters were discussed. Finally， some prospects on the trend of future research in this respect are given.

Key words: Ag/S nanoclusters, High-nuclearity, Synthesis, Structure

中图分类号:

O611.4

TrendMD:

谭玉玲, 杨玲, 虞虹, 倪春燕, 郎建平. 高核Ag/S纳米团簇合成的研究进展. 高等学校化学学报, 2022, 43(1): 20210476.

TAN Yuling, YANG Ling, YU Hong, NI Chunyan, LANG Jianping. Progress of the Synthesis of High-Nuclearity Ag/S Nanoclusters. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(1): 20210476.

图/表 6

Fig.1 View of the structure of Ag70a(A), view of the hierarchical multi?shell silver nanocluster assembly found in Ag70a(B), view of the [(MoO4)@Ag4(MoO4)4] square array caged by a Ag66 shell(C)[33]Copyright 2019, Wiley?VCH.

Fig.3 View of the structure of the [Br@Ag36(SC6H4tBu4)36]- cluster(A)[43], view of the cationic cluster structure of [SO4@Ag78S15(CpS)27(CF3CO2)12](CF3CO2)7(B), view of a simple sulphate anion templated 78?nucleus Ag cluster with a multishell structure(C)[44], solvent?driven reversible transformation between electrically neutral thiolate protected Ag25 and Ag26 clusters(D)[45](A) Copyright 2010, Wiley?VCH. (B, C) Copyright 2018, Royal Society of Chemistry. (D) Copyright 2021, Science China Press.

Fig.4 View of the structure of the [(Mo20O66)@Ag62(tBuS)40(Mo6O19)3(CH3CN)2]·(CF3SO3)4 cluster(A)[40], view of the crystal structure of [(V10O28)@Ag44] in [(V10O28)@Ag44(EtS)20(PhSO3)18(H2O)2]n(B), view of the crystal structure of a [(V10O28)@Ag46] in [(V10O28)@Ag46(EtS)23(PhSO3)15(CO3)]n(C), view of the crystal structure of a [(Mo6O19)@Ag44] in [Mo6O19@Ag44(EtS)24(SCl4)3]n(D)[46](A) Copyright 2015, Royal Society of Chemistry. (B―D) Copyright 2019, Royal Society of Chemistry.

Fig.5 View of the crystal structure of {[Mo4O14(SO4)]2@Ag73S4(PhSO3)17(iBuS)30(SO4)3·(H2O)4·2H2O}4(A), the silver shell of Ag73 comprised of two Ag26 caps fixed on a cyclic Ag21 motif up and down(B)[47], view of the structure of [(SO4)2(W5O19)2@Ag90(tBuC6H4S)44(PhCOO)24(DMF)2(H2O)2]·2PhCOO(C), perspective view of the Ag?S shell by removing all carbon atoms for clarity and all anion templates shown in space?filling mode(D)[48](A, B) Copyright 2018, Wiley?VCH. (C, D) Copyright 2018, Royal Society of Chemistry.

Fig.6 Scheme for the ligand?exchange conversion of the silver/sulfide nanocluster Ag35(SG)18 in the presence of different ligands(4?FTP, PET, CHT, BBS)[50]Copyright 2015, American Chemical Society.

参考文献 52

1	Pyykkö P.， Chem. Rev.， 1997， 97（3）， 597—636
2	Tao A.， Sinsermsuksakul P.， Yang P. D.， Angew. Chem. In. Ed.， 2006， 45（28）， 4597—4601
3	Jin R. C.， Cao Y. W.， Mirkin C. A.， Kelly K. L.， Schatz G. C.， Zheng J. G.， Science， 2001， 294（5548）， 1901—1903
4	Xie Y. P.， Jin J. L.， Duan G. X.， Lu X.， Mak T. C. W.， Coord. Chem. Rev.， 2017， 331， 54—72
5	Jin R.， Zeng C.， Zhou M.， Chen Y.， Chem. Rev.， 2016， 116（18）， 10346—10413
6	Fuhr O.， Dehnen S.， Fenske D.， Chem. Soc. Rev.， 2013， 42（4）， 1871—1906
7	Zhu M.， Aikens C. M.， Hollander F. J.， Schatz George C.， J. Am. Chem. Soc.， 2008， 130（18）， 5883—5885
8	Tian S.， Li Y. Z.， Li M. B.， Yuan J.， Yang J.， Wu Z.， Jin R.， Nat. Commun.， 2015， 6， 8667
9	Li G.， Lei Z.， Wang Q. M.， J. Am. Chem. Soc.， 2010， 132（50）， 17678—17679
10	Zhang L.， Wang E.， NanoToday， 2014， 9（1）， 132—157
11	Yan J.， Teo B. K.， Zheng N. F.， Acc. Chem. Res.， 2018， 51（12）， 3084—3093
12	Corrigan J. F.， Fuhr O.， Fenske D.， Adv. Mater.， 2009， 21， 1867—1871
13	Jansen M.， Angew. Chem. Int. Ed.， 1987， 26（11）， 1098—1110
14	Sculforta S.， Braunstein P.， Chem. Soc. Rev.， 2011， 40（5）， 2741—2760
15	Fenske D.， Anson C. E.， Eichhofer A.， Fuhr O.， lngendoh A.， Persau C.， Richert C.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2005， 44（33）， 5242—5246
16	Wang Z.， Su H. F.， Kurmoo M.， Tung C. H.， Sun D.， Zheng L. S.， Nat. Commun.， 2018， 9， 2094
17	Zhou K.， Qin C.， Li H. B.， Yan L. K.， Wang X. L.， Shan G. G.， Su Z. M.， Xu C.， Wang X. L.， Chem. Commun.， 2012， 48（47）， 5844—5846
18	Wang Z.， Su H. F.， Wang X. P.， Zhao Q. Q.， Tung C. H.， Sun D.， Zheng L. S.， Chemistry， 2018， 24（7）， 1640—1650
19	Zhou K.， Wang X. L.， Qin C.， Wang H. N.， Yang G. S.， Jiao Y. Q.， Huang P.， Shao K. Z.， Su Z. M.， Dalton. Trans.， 2013， 42（5）， 1352—1355
20	Tian F.， Chen R.， J. Am. Chem. Soc.， 2019， 141（17）， 7107—7114
21	Bao S. J.， Liu C. Y.， Zhang M.， Chen X. R.， Yu H.， Li H. X.， Braunstein P.， Lang J. P.， Coord. Chem. Rev.， 2019， 397， 28—53
22	Alhilaly M. J.， Bootharaju M. S.， Joshi C. P.， Besong T. M.， Emwas A. H.， Juarez⁃Mosqueda R.， Kaappa S.， Malola S.， Adil K.， Shkurenko A.， Häkkinen H.， Eddaoudi M.， Bakr O. M.， J. Am. Chem. Soc.， 2016， 138（44）， 14727—14732
23	Joshi C. P.， Bootharaju M. S.， Alhilaly M. J.， Bakr O. M.， J. Am. Chem. Soc.， 2015， 137（36）， 11578—11581
24	Yang H. Y.， Wang Y.， Huang H. Q.， Gell L.， Lehtovaara L.， Malola S.， Häkkinen H.， Zheng N. F.， Nat. Commun.， 2013， 4， 2422
25	Chen Y.， Zeng C.， Kauffman D. R.， Jin R.， Nano Lett.， 2015， 15（5）， 3603—3609
26	Muhammed M. A. H.， Aldeek F.， Palui G.， Trapiella⁃Alfonso L.， Mattoussi H.， ACS Nano， 2012， 6（10）， 8950—8961
27	Adhikari B.， Banerjee A.， Chem. Mater.， 2010， 22（15）， 4364—4371
28	Wu Z.， Lanni E.， Chen W.， Bier M. E.， Ly D.， Jin R.， J. Am. Chem. Soc.， 2009， 131（46）， 16672—16674
29	Chakraborty I.， Udayabhaskararao T.， Pradeep T.， Chem. Commun.， 2012， 48（54）， 6788—6790
30	Wang Z.， Gupta R. K.， Luo G. G.， Sun D.， Chem. Rec.， 2019， 19（1）， 1—15
31	Yu Y.， Luo Z.， Yu Y.， Lee J. Y.， Xie J.， ACS Nano， 2012， 6（9），7920—7927
32	Zheng K.， Yuan X.， Kuah K.， Luo Z.， Yao Q.， Zhang Q.， Xie J.， Chem. Commun.， 2015， 51（82）， 15165—15168
33	Liu J. W.， Wang Z.， Chai Y. M.， Kurmoo M.， Zhao Q， Q.， Wang X. Po.， Tung C. H.， Sun D.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2019， 58（19）， 6276—6279
34	Wang Q. M.， Lin Y. M.， Liu K. G.， Acc. Chem. Res.， 2015， 48（6）， 1570—1579
35	Wang Z.， Gupta R. K.， Luo G. G.， Sun D.， Chem. Rec.， 2020， 20（5）， 389—402
36	Pan Z. H.， Deng C. L.， Wang Z.， Lin J. Q.， Luo G. G.， Sun D.， CrystEngComm.， 2020， 22（22）， 3736
37	Yuan S.， Deng Y. K.， Wang X. P.， Sun D.， A New J. Chem.， 2013， 37（10）， 2973—2977
38	Hau S. C. K.， Cheng P. S.， Mak T. C. W.， Organometallics， 2014， 33（13）， 3231—3234
39	Hau S. C. K.， Cheng P. S.， Mak T. C. W.， J. Am. Chem. Soc.， 2012， 134（6）， 2922—2925
40	Huang R. W.， Xu Q. Q.， Lu H. L.， Guo X. K.， Zang S. Q.， Gao G. G.， Tang M. S.， Mak T. C. W. Nanoscale， 2015， 7（16）， 7151—7154
41	Jiang Z. G.， Shi K.， Lin Y. M.， Wang Q. M.， Chem. Commun.， 2014， 50（18）， 2353—2355
42	Rais D.， Yau J.， Mingos D. M. P.， Vilar R.， White A. J. P.， Williams D. J.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2001， 40（18）， 3464—3467
43	Liu X. M.， Yang H. Y.， Zheng N. F， Zheng L. S.， Eur. J. Inorg. Chem.， 2010， 2084—2087
44	Cheng L. P.， Wang Z.， Wu Q. Y.， Su H. F.， Peng T.， Luo G. G.， Li Y. A.， Sun D.， Zheng L. S.， Chem. Commun.， 2018， 54（19）， 2361—2364
45	Tan Y. L.， Yang L.， Yu T. C.， Yu H.， Wang X. Y.， Song Y. L.， Niu Z.， Lang J. P.， Sci. China. Chem.， 2021， 64， 948—952
46	Wang Z.， Sun Y. M.， Qu Q. P.， Liang Y. X.， Wang X. P.， Liu Q. Y.， Kurmoo M.， Su H. F.， Tung C. H.， Sun D.， Nanoscale， 2019， 11（22）， 10927—10931
47	Wang Z.， Su H. F.， Wang X. P.， Zhao Q. Q.， Tung C. H.， Sun D.， Zheng L. S.， Chem. Eur. J.， 2018， 24（7）， 1640—1650
48	Liu J. W.， Su H. F.， Wang Z.， Li Y. A.， Zhao Q. Q.， Wang X. P.， Tung C. H.， Sun D.， Zheng L. S.， Chem. Commun.， 2018， 54（35）， 4461—4464
49	AbdulHalim L. G.， Kothalawala N.， Sinatra L.， Dass A.， Bakr O. M.， J. Am. Chem. Soc.， 2014， 136（45）， 15865—15868
50	Bootharaju M. S.， Burlakov V. M.， Besong T. M. D.， Joshi C. P.， AbdulHalim L. G.， Black D.M.， Whetten R. L.， Goriely A.， Bakr O. M.， Chem. Mater.， 2015， 27（12）， 4289—4297
51	Bootharaju M. S.， Joshi C. P.， Alhilaly M. J.， Bakr O. M.， Chem. Mater.， 2016， 28（10）， 3292—3297
52	Khatun E.， Ghosh A.， Ghosh D.， Chakraborty P.， Nag A.， Mondal B.， Chennu S.， Pradeep T.， Nanoscale， 2017， 9（24）， 8240—8248

[1]	曹舒杰, 李泓君, 管文丽, 任梦田, 周传政. 硫代磷酸酯寡聚核苷酸的立体控制合成研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(Album-4): 20220304.
[2]	姚青, 俞志勇, 黄小青. 单原子催化剂的合成及其能源电催化应用的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220323.
[3]	江博文, 陈敬轩, 成永华, 桑微, 寇宗魁. 单原子材料在电化学生物传感中的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220334.
[4]	王茹玥, 魏呵呵, 黄凯, 伍晖. 单原子材料的冷冻合成[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220428.
[5]	汪思聪, 庞贝贝, 刘潇康, 丁韬, 姚涛. XAFS技术在单原子电催化中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220487.
[6]	金睿明, 穆晓清, 徐岩. 生物-化学法合成黑色素前体5, 6-二羟基吲哚[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220134.
[7]	仵宇帅, 尚颖旭, 蒋乔, 丁宝全. 可控自组装DNA折纸结构作为药物载体的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220179.
[8]	李琳, 齐丰莲, 邱丽莉, 孟子晖. 基于六边形磁纳米片构建动态非晶态光学结构图案[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220123.
[9]	贾洋刚, 邵霞, 程婕, 王朋朋, 冒爱琴. 赝电容控制型钙钛矿高熵氧化物La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃负极材料的制备及储锂性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220157.
[10]	韦春洪, 蒋倩, 王盼盼, 江成发, 刘岳峰. 贵金属Pt促进Co基费托合成催化剂的原子尺度结构分析[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220074.
[11]	张昕昕, 许狄, 王艳秋, 洪昕林, 刘国亮, 杨恒权. CO₂加氢制低碳醇CuFe基催化剂中的Mn助剂效应[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220187.
[12]	周紫璇, 杨海艳, 孙予罕, 高鹏. 二氧化碳加氢制甲醇多相催化剂研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220235.
[13]	杨丹, 刘旭, 戴翼虎, 祝艳, 杨艳辉. 金团簇电催化二氧化碳还原反应的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220198.
[14]	赵润瑶, 纪桂鹏, 刘志敏. 吡咯氮配位单原子铜催化剂的电催化二氧化碳还原性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220272.
[15]	陈玮琴, 吕佳敏, 余申, 刘湛, 李小云, 陈丽华, 苏宝连. 有机杂化介孔Beta分子筛的合成及在苯甲醇烷基化反应中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220086.