研究为理解催化剂的金属氧骨架水合作用机制提供新思路
研究为理解催化剂的金属氧骨架水合作用机制提供新思路
近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员江凌和副研究员李刚团队联合宁波大学教授闫迎华团队，利用自主研制的中性团簇红外光谱实验站，系统研究了中性双锶氢氧化物水合团簇的结构演化规律，为理解催化剂的金属氧骨架水合作用机制提供了新思路。相关成果发表在《中国化学会会刊》。
多核金属氢氧化物的水合作用在催化转化、金属腐蚀、功能材料等过程广泛存在。在逐级水合过程中，水的氢键网络可诱导核心骨架和微观配位环境的重构，进而驱动体系发生一定的构型转变。因此，研究多核金属氢氧化物水合团簇的结构演化机制，对理解真实催化剂固液界面的活性位点结构特征具有重要意义。然而，与离子型团簇相比，中性团簇不携带电荷，难于探测和质量选择，实验研究更具挑战性。
为实现对中性团簇的精准探测和结构解析，江凌和李刚团队自主开发了基于红外激发和极紫外阈值电离技术（IR-VUV）的中性团簇红外光谱实验站，实现了质量选择中性团簇的高灵敏谱学探测、结构表征和反应性能研究。结合大连相干光源和桌面极紫外光源，该实验站已被用于水团簇、金属—水团簇、硼团簇等体系的中性团簇光谱研究。 本工作中，科研人员选取中性双锶氢氧化物Sr 2 (OH) 3 作为模型体系，利用中性团簇红外光谱实验站，结合桌面极紫外光源，测得了中性双锶氢氧化物水合团簇Sr 2 (OH) 3 (H 2 O) n (n = 1-5)的红外光谱。研究发现，第三个水分子会诱导Sr 2 ( μ 2 -OH) 2 ( η 1 -OH)核心骨架发生显著的形变，产生了较高的形变能，进而驱动了这一结构转变。Sr 2 ( μ 2-OH) 3 (H 2 O) n 构型通过氢键网络的重排，有效降低了体系的泡利排斥能并维持了结构稳定性，使其成为全局最稳定结构。
该研究体系可作为描述金属氧骨架和水合作用的模型，为系统研究水合作用驱动的晶格重排、活性位点调控等科学问题提供了新策略。
相关论文信息：https://doi.org/10.31635/ccschem.026.202608054