基本信息
- 項目名稱：
- 新型的熒光Ag-S簇合物
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本項目基于其以往的研究經驗，依托于固體表面物理化學國家重點實驗室在電化學、譜學電化學、結構化學、納米化學等領域的雄厚實力，拓展了Ag-S簇合物的合成方法并首次發(fā)現(xiàn)了其熒光特性。得到新產品后，借助于X-ray單晶衍射儀、紅外光譜儀、紫外-可見光光譜儀、元素分析儀、熒光壽命分析儀、核磁共振儀等儀器，我們得出此簇合物的分子式，并發(fā)現(xiàn)其具有高度對稱性、穩(wěn)定性和強熒光性。
- 詳細介紹：
- 本項目基于其以往的研究經驗，依托于固體表面物理化學國家重點實驗室在電化學、譜學電化學、結構化學、納米化學等領域的雄厚實力，拓展了Ag-S簇合物的合成方法并首次發(fā)現(xiàn)了其熒光特性。 在合成方法上，嘗試用不同的硫元素前驅體代替叔丁基乙炔銀，并通過更改溶劑來探究溶劑極性、質子對反應的影響，通過改變還原劑的種類、濃度對S-C鍵的解離進行控制，從而進行大量新物種的合成實驗，并對產物進行全面分析。得到新產品后，借助于X-ray單晶衍射儀、紅外光譜儀、紫外-可見光光譜儀、元素分析儀、熒光壽命分析儀、核磁共振儀等儀器，我們得出此簇合物的分子式，并發(fā)現(xiàn)其具有高度對稱性、穩(wěn)定性和強熒光性。 在以往Ag-S簇合物的合成體系中，雖然產物中沒有膦物質，但反應中必須要有膦配體的存在。而在我們的合成反應中，叔丁基硫可以直接作為硫離子的來源，無需膦配體，也不用添加二硫化碳。由于膦物質有毒，且價格昂貴，故此合成方法更經濟環(huán)保。 新合成的分子結構高度對稱、組成原子數(shù)目較多，這在新型Ag-S簇合物的結構方面都是非常難能可貴的，對國內外簇合物結構-性質的研究工作具有重要的借鑒意義。 我們首次發(fā)現(xiàn)了Ag-S簇合物的熒光性質，而熒光物質無論在科研還是在生產生活領域都起到愈加重要的作用，這使Ag-S簇合物受到更廣泛的應用具有了新的可能。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：我們計劃探究出一種新的Ag-S簇合物合成方法，并對產物做全面分析，以期在Ag-S簇合物的合成和性質研究方面取得更大的進展。 基本思路：在合成方法上，我們嘗試用不同的硫元素前驅體代替叔丁基乙炔銀，并通過更改溶劑來探究溶劑極性、質子對反應的影響，通過改變還原劑的種類、濃度對S-C鍵的解離進行控制，從而進行大量新物種的合成實驗，并對產物進行全面分析。
科學性、先進性及獨特之處
- 1、合成了結構對稱的硫銀分子：探索出一種溫和條件下合成硫銀簇合物的新方法，使該分子不僅有較大的直徑，且為中心對稱的核殼結構。 2、首次發(fā)現(xiàn)硫銀簇合物的熒光性：該分子在固體和溶液狀態(tài)都能發(fā)熒光數(shù)月之久。這是國內外首次對硫銀簇合物的熒光性進行報道。 3、改進了硫銀簇合物的合成途徑：合成時叔丁基硫可直接作為硫離子來源，無需有毒的膦配體，不用添加二硫化碳，更經濟環(huán)保。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 1、探究出一種更加溫和、經濟、環(huán)保的Ag-S簇合物合成方法，對國內外簇合物合成方法的改良有很大的指導作用。 2、新合成的分子結構高度對稱、體型較大，對國內外簇合物結構-性質的研究工作具有重要借鑒意義。 3、首次發(fā)現(xiàn)了Ag-S簇合物的熒光性質，而熒光物質無論在科研還是在生產生活領域都起到愈加重要的作用，使Ag-S簇合物受到更廣泛的應用具有了新的可能。
學術論文摘要
- 本文介紹了具有明確結構的Ag-S簇合物，這是首例報道Ag-S簇合物具有熒光性質。AgSBut/AgBF4在甲醇溶液中與N2H4反應制得具有核殼結構的[Ag62S13(SBut)32](BF4)4簇合物分子。[Ag14S13]核中的14個Ag（I）以面心立方的形式堆積，S2-配體以橋聯(lián)的形式在各條邊與銀配位。中心的核通過Ag-S鍵和Ag…Ag之間的金屬作用力與外殼的[Ag48(SBut)32]相連。在室溫下，這個新的簇合物分子無論在固體還是在溶液中都顯示出強烈的紅色熒光。（由于系統(tǒng)格式限制，無法區(qū)別分子式上下標。）
獲獎情況
- 項目第一申報人作為第一作者在第50期《Journal of the American Chemical Society》上發(fā)表題為《Luminescent Molecular Ag-S Nanocluster [Ag62S13(SBut)32](BF4)4》的文章。該期雜志于2010年12月22日正式出版，本論文在第132卷17678–17679頁。 2011年4月該作品獲2010-2011年度“挑戰(zhàn)杯”某大學課外學術科技作品競賽特等獎。2011年6月該作品獲2010—2011年度“挑戰(zhàn)杯”某省課外學術科技作品競賽特等獎。（由于系統(tǒng)格式限制，無法區(qū)別分子式的上下標。）
鑒定結果
- 本作品由于其獨特的創(chuàng)新性，受到多位知名專家的肯定與好評，得到兩位中國科學院院士的推薦。
參考文獻
- (1) Clusters and Colloids: From Theory to Applications; Schmid, G., Ed.; VCH:Weinheim, Germany, 1994. (2) Corrigan, J. F.; Fuhr, O.; Fenske, D. Adv. Mater. 2009, 21, 1867–1871. (3) (a) Huxter, V. M.; Mirkovic, T.; Nair, P. S.; Scholes, G. D. Adv. Mater.2008, 20, 2439–2443. (b) Gao, F.; Liu, Q.-Y.; Zhao, D.-Y. Nano Lett. 2003,3, 85–88. (4) Du, Y.-P.; Xu, B.; Fu, T.; Cai, M.; Li, F.; Zhang, Y.; Wang, Q.-B. J. Am.Chem. Soc. 2010, 132, 1470–1471. (5) Brühwiler, D.; Leiggener, C.; Glaus, S.; Calzaferri, G. J. Phys. Chem. B.2002, 106, 3770–3777. (6) (a) Anson, C. E.; Eichh?fer, A.; Issac, I.; Fenske, D.; Fuhr, O.; Sevillano,P.; Persau, C.; Stalke, D.; Zhang, J.-T. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47,1326–1331. (b) Tang, K.-L.; Xie, X.-J.; Zhang, Y.-H.; Zhao, X.; Jin, X.-L.Chem. Commun. 2002, 1024–1025.
同類課題研究水平概述
- 80年代中期以來, 對簇合物的研究已成為介于化學與物理學之間的一門新興邊緣學科, 并與其他許多學科密切相關, 日益受到國際上的重視。其中，多核金屬簇合物由于其多變的結構和各種潛在應用受到了人們越來越廣泛的關注。 在金屬簇合物的研究方面，很多用有機試劑保護貴金屬的納米粒子的事例已被報道過，Ag2S納米晶體也因為其半導體特性受到重視。之前也報道過Ag2S量子點的近紅外熒光以及在低溫條件下硫化銀-分子篩A的復合材料發(fā)出可見光的特點。 同時，Ag-S簇合物還被期望具有光學特性。但是，在以往的文獻中并沒有報道過關于它們的熒光性質。從Ag-S簇合物的熒光性質角度來說，國際上還沒準確建立起結構-性質的關系。本論文是第一個有關Ag-S簇合物結構特性的熒光報道。（由于系統(tǒng)格式限制，無法區(qū)別分子式的上下標。） 國內外有很多關于硫族銀簇的化合物，如[Ag352S128(StC5H11)96], [Ag490S188(StC5H11)114],[Ag70S16(SPh)34(PhCO2)4(triphos)4],[Ag123S35(StBu)50],[Ag344S124(StBu)96],[Ag262-S100(StBu)62(dppb)6],[Ag70S20(SPh)28(dppm)10](CF3-CO2)2,[Ag65S13(SC6H4NMe2)39(dppm)5]等。本論文中的新型熒光分子[Ag62S13(SBut)32](BF4)4是由我們首次合成的。事實上，硫銀簇合物的物種數(shù)仍有很大的拓展空間。（由于系統(tǒng)格式限制，無法區(qū)別分子式的上下標。） 國內外的合成途徑中，大部分仍然在使用對環(huán)境有毒害的膦配體和二硫化碳。而我們研究發(fā)現(xiàn)，在沒有膦配體和二硫化碳的條件下，Ag-S簇合物也可以和硫醇配體配位后穩(wěn)定的存在。通過我們的努力，已經探索出一個在溫和并對環(huán)境友好的條件下合成Ag-S簇合物的方法。 總之，本課題改良了Ag-S簇合物的合成途徑，合成了 [Ag62S13(SBut)32](BF4)4 大分子并首次報道了Ag-S簇合物的熒光性，進一步推動了Ag-S簇合物結構-性質的研究進程，為國內外相關的后續(xù)研究工作起到非常重要的借鑒作用。（由于系統(tǒng)格式限制，無法區(qū)別分子式的上下標。）
