Angew. Chem. ：NHC配体保护AuAg合金纳米簇:热稳光敏性提升与电催化应用

金属纳米簇以其独特的结构特性和广泛的应用前景，近年来备受瞩目。其中，N-杂环卡宾(NHC)配体凭借强大的配位能力和独特的电子性质，成为稳定金属纳米簇的理想选择。NHC配体不仅能够通过σ键与金属原子紧密结合，还能通过π键进一步增强配体与金属核的相互作用，从而显著提升纳米簇的稳定性和性能调控潜力。然而，尽管NHC配体在金纳米簇的合成中取得了一定进展，其复杂的反应条件和对高温、高活性环境的敏感性，使得高效的合成策略难以突破，这也限制了相关研究领域的进一步发展。尤其是将NHC配体引入到双金属合金纳米簇中，并探索其在催化领域的应用，仍然是尚未深入的研究前沿，亟待创新性的合成方法和机理研究加以推动。

近日，中科院大化所李杲研究员与佐治亚理工学院Zhaohui Tong教授团队及康涅狄格大学José A. Gascón教授合作开发了一种创新型策略，通过引入NHC配体诱导Au9纳米簇重构，制备出首例NHC配体保护的AuAg合金纳米簇：[Au₁₃Ag₁₂(PPh₃)₈(BMIm)₂I₈]SbF₆ (Au₁₃Ag₁₂:BMIm)，该纳米簇展现了良好的热稳定性和光敏性，同时在电合成尿素反应中展现出较好的催化活性，证明了NHC配体在调控原子级精确纳米簇结构与性能中的关键作用。

该纳米簇的核结构由两个以金原子为共顶点的二十面体组成，表面NHC配体取代了传统膦配体，NHC配体的引入显著增强了金属核与配体间的相互作用，形成了更稳定的Au-C键，从而提高了纳米簇的热稳定性和光敏性。

密度泛函理论(DFT)计算（José A. Gascón教授）进一步揭示了NHC配体与纳米簇金属核之间的电子离域作用对其光学特性和化学稳定性的影响，为精准调控其光电性能提供了重要的理论支持。凭借独特的结构和性能，Au₁₃Ag₁₂:BMIm在电催化合成尿素反应中展现出较好的催化活性。研究团队将这一纳米簇成功负载于NiFe-LDH载体上，在-0.5 V (vs. RHE) 条件下实现了29.5 mmol g_cat^-1 h^-1的产率尿素和34%的法拉第效率。

在该工作中，李杲研究员与Zhaohui Tong教授团队及José A. Gascón教授共同开发了一种创新型策略，制备出首例NHC配体保护的AuAg合金纳米簇，体现了良好的热稳定性和光敏性，同时在电合成尿素反应中展现出较好的催化活性，证明了NHC配体在调控原子级精确纳米簇结构与性能中的关键作用，为精确设计和调控纳米催化剂提供了新的思路。

论文信息

How Carbene Ligands Transform AuAg Alloy Nanoclusters for Electrocatalytic Urea Synthesis

Jingjing Zhang, Dr. Yifei Zhang, Dr. Zhaoxian Qin, Zhiwen Li, Prof. Zhaohui Tong, Prof. Zhen Zhao, Prof. José A. Gascón, Prof. Gao Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202420993