固体所在反伽伐尼还原研究方面取得系列进展

作者：李漫波发布时间：2015-07-27【打印】【关闭】

　　近期，固体所纳米材料和纳米结构研究室伍志鲲研究员课题组在反伽伐尼还原研究方面取得系列进展，相关成果发表在J. Am. Chem. Soc.（2015, DOI:10.1021/jacs.5b03483），Nano.Letters.（2015,15, 1281-1287），Chem. Commun.（2015, 51, 11773-11776和2015, 51, 4433-4436），以及Nanoscale（2015, 7, 10013-10020）杂志上。

　　“伽伐尼还原”（Galvanic Reduction）是以意大利科学家伽伐尼（Luigi Galvani）命名的一个经典反应，具有二百多年历史并被写进中学化学教科书。固体所伍志鲲研究员课题组于2012年发现超小金和银的纳米粒子可还原相对较活泼金属的离子，基于这一发现，首次提出了“反伽伐尼还原”（Anti-Galvanic Reduction，AGR）这一概念（图1）。近期，该课题组在“反伽伐尼还原”概念的基础上，进一步开展了相关研究并取得了系列进展（图2）。

　　在反应机理方面，发现反伽伐尼还原与离子前驱体和离子剂量密切相关，不同的前驱体或不同的剂量可导致不同的产物（图3A）。在合成方面，合成了用其他方法很难得到的原子层次单分布的Au₂₅Ag₂（图3B）以及Au₂₄Hg（图3C），对母体金属纳米粒子实施精准掺杂是当今一个具有挑战性的课题。除了合成原子单分布的合金团簇外，还利用其合成了原子单分布的单金属纳米团簇Au₄₄（图3D）。实验结果表明：利用反伽伐尼还原合成的团簇具备一些独特的物理、化学性质（如光学、磁学、催化及电化学性质等）；另外，还可利用AGR来检测环境样品（如湖水、土壤）中的重金属离子Hg²⁺，对湖水中痕量汞离子（6ppb）的检测与一些标准方法（如ICP-MS）相比具有更好的准确度（图3E）。从反应结果来看AGR与“伽伐尼还原”背道而驰，但本质上并没有违反化学反应热力学，也不仅仅是一种简单的尺寸效应，有关研究还在深入中。

　　博士生姚传好，硕士生田书博，助理研究员李漫波、夏楠和廖玲文等人为上述工作的开展做出了重要贡献，国内外合作伙伴为相关研究提供了一些关键数据与技术支持，中科院强磁场中心提供了电子自旋共振测试（童伟博士协助）。上述研究还得到国家基金委(21222301)、科技部(2013CB934302)、中国科学院(国际创新团队)以及合肥物质中心（2014FXCX002）的大力支持。