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组成、结构确定的金属纳米团簇的合成,表征及性质研究是当今纳米科技领域的新热点之一。在原子层面控制金属纳米团簇的组成结构,对于深入理解金属纳米团簇组成结构与性能的关系具有重要的意义。然而,这是一个富有挑战性的课题,特别对于金属纳米团簇进行精准掺杂,更是一个难题。在我们开展本工作之前,原子层次单分布的掺杂团簇只有两例(Au24Pt,Au24Pd),并且分离繁杂,产率低(不超过5%),而对金团簇实施银的精准掺杂还没有取得成功。因而对金属纳米团簇实施精准掺杂,迫切需要新的策略。近期,我们发现金属纳米团簇具有能发生“反伽伐尼还原”的特性。在本文中,我们利用这一特性对金属纳米团簇的精准掺杂进行了尝试,获得了银,镉,汞精准掺杂的合金团簇。此外,我们还利用“反伽伐尼还原”合成了新的单金属团簇。论文的主要内容和创新点如下: 对金团簇实施银的精准掺杂在我们之前还没取得成功,我们利用“反伽伐尼还原”在短时间内(2分钟)高产(89%)克量级地合成了原子单分布的Au25Ag2(SC2H4Ph)18。与母体团簇(Au25(SC2H4Ph)18-)相比,所合成的二元团簇显示更高的稳定性、催化活性以及更强的荧光。 我们的实验表明Au25(SC2H4Ph)18-能与活泼金属离子Zn2+、Co2+、Ni2+、Cd2+发生反伽伐尼还原,并且反应产物显示出明显的离子相关性:Zn2+与Au25(SC2H4Ph)18-反应生成+1价Au25(SC2H4Ph)18,Co2+、Ni2+却将其氧化成零价;而Cd2+能对其掺杂,生成活泼金属单掺杂的合金团簇Au24Cd(SC2H4Ph)18。单晶X-射线衍射表明,Au25(SC2H4Ph)18-内壳层上的一个Au原子被Cd取代。另外,我们发现Au24Cd(SC2H4Ph)18能与Hg2+反应生成Au24Hg(SC2H4Ph)18,而Au24Hg(SC2H4Ph)18与Cd2+反应不能生成Au24Cd(SC2H4Ph)18。 除了合成合金团簇外,我们利用“反伽伐尼还原”从不发荧光的Au25(SC2H4Ph)18-出发,合成了发荧光的单一金属团簇Au24(SC2H4Ph)20。