金属簇的制备和性质研究
Pt／Au纳米双金属簇的制备及表征
（） １ 同时还 原法 ： ３ ０ ｍＬＨ ｕ Ｉ 将 ．０ Ａ Ｃ 水溶 液 （ ．０ ６ ｏ Ｌ 和 ３ ７ ｍＬ ＰＣ６ 溶液 （ ． ０ ６ ｏ ０ ０ ４８ ｍ ｌ ） ． ８ Ｈ２ｔ ｜水 ／ ０ ０ ３８ ｍ ｌ ／
Ｌ 在 三颈 烧瓶 里混 合 ， ４ ．ｍ Ｖ ［ （Ｖ ） ｎ Ｐ ＋ ｕ ＝１： ，Ｖ ） 称 ８６ ｇＰ Ｐ ｎ Ｐ Ｐ ： （ ｔ Ａ ） ５ １Ｐ Ｐ按 单 体计 ］ ２ ．０ 用 ０ ０ｍＬ蒸馏 水溶 解 后加 入混 合液 中作 为保护 剂 ， 室温搅 拌 条件下 缓慢 滴加 Ｎ Ｂ 溶液 ２ ．２ ［ （ ａ Ｈ ）ｎ Ｐ ＋ ｕ ａＨ水 ３２ ｍＬ ｎ Ｎ Ｂ ： （ ｔ Ａ ）
高分 子保 护纳米 金属 簇 的 研 究 ， 年 来 在 国际 上 是 研究 的 热 点之 一 。纳 米 金属 簇 在物 质 的 电磁 性 近 能、 非线性 光学 性能 、 催化 性能 等方 面 表现 出与 金属 原 子 或宏 观 金 属 所不 同 的物 理 和化 学 性 质 。对 性 能
的深 入研究 会 出现许 多新 的技 术应 用 ， 应用 于下 一代 高 性 能 电子 产 品 ， 物标 识 与 蛋 白质浓 度 的测 定 将 生
以及 高效催 化剂 。
纳 米双 金属簇 作 为催 化剂 ， 通过 第二 种 金 属 的引 入 ， 以得 到单 金 属催 化 剂 所 没 有 的 高活 性 和 高 选 可
择 性 。将 两 种或 两种 以上不 同金 属 引 入 同一 种 高分 子 配 体 中 ， 必然 在 结 构 和反 应 性 能 方 面 出 现新 的特
光谱 进行 了表征 ， 从制备方法 、 还原顺序 、 金属 不 同摩 尔 比等 方面对 双金 属簇 的影响进 行 了研究 。分 别制得 了 Ｐ／ ｕ合金及 Ｐ／ ｕ核壳结构的直径在 ２～ ｎ 的纳米 双金属簇 。 ｔＡ ｔＡ ５ｍ
金属有机框架材料的合成与性质研究报告
金属有机框架材料的合成与性质研究报告一、引言金属有机框架材料（MetalOrganic Frameworks，MOFs）是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有周期性网络结构的新型多孔材料。
由于其具有高比表面积、可调的孔径和孔容、多样的结构和功能等特点，在气体存储与分离、催化、药物传递、传感等领域展现出了巨大的应用潜力，因此成为了材料科学领域的研究热点之一。
二、金属有机框架材料的合成方法（一）溶剂热法溶剂热法是合成 MOFs 最常用的方法之一。
将金属盐、有机配体和溶剂放入密闭的反应容器中，在一定的温度和压力下反应一段时间，使金属离子与有机配体发生配位反应，形成 MOFs 晶体。
这种方法操作简单，反应条件易于控制，能够得到高质量的晶体。
（二）水热法水热法与溶剂热法类似，只是以水作为反应溶剂。
水热法具有成本低、环境友好等优点，但对于一些在水中溶解度较小的配体，可能不太适用。
（三）微波辅助合成法微波辅助合成法是利用微波辐射来加速反应进程。
微波能够使反应体系迅速升温，缩短反应时间，提高反应效率，同时还能得到粒径较小、分散性较好的 MOFs 晶体。
（四）电化学合成法电化学合成法是通过在电解池中施加电流，使金属离子在电极表面与有机配体发生配位反应，形成 MOFs 薄膜或纳米结构。
这种方法可以实现对材料的形貌和结构的精确控制。
三、金属有机框架材料的性质（一）孔隙性质MOFs 具有高比表面积和丰富的孔隙结构。
其孔径大小和孔隙率可以通过选择不同的金属离子和有机配体进行调控。
这些孔隙为气体分子、小分子有机物等的吸附和存储提供了空间。
（二）化学稳定性MOFs 的化学稳定性取决于金属离子和有机配体的性质以及它们之间的配位键强度。
一些 MOFs 在水、酸、碱等环境中容易发生结构坍塌，而另一些则具有较好的化学稳定性。
（三）热稳定性热稳定性是 MOFs 在实际应用中需要考虑的重要因素之一。
一般来说，含有较强配位键和刚性结构的 MOFs 具有较高的热稳定性。
金属原子簇化合物
金属原子簇化合物金属原子簇化合物是由金属原子组成的微小团簇，具有特殊的物理和化学性质。
在这篇文章中，我们将探讨金属原子簇化合物的形成、结构和应用。
一、形成金属原子簇化合物的方法金属原子簇化合物可以通过多种方法合成，其中最常见的是气相聚集方法和溶液相方法。
1. 气相聚集方法气相聚集方法是通过在真空条件下，利用高温或激光等手段将金属原子蒸发并聚集起来形成团簇。
这种方法可以控制金属原子的大小和组成，从而得到不同性质的簇化合物。
2. 溶液相方法溶液相方法是将金属原子溶解在有机溶剂或水溶液中，通过控制溶液的浓度和温度等条件，使金属原子形成团簇。
这种方法可以得到较大数量的金属原子簇，并且可以对其进行表面修饰，改变其性质。
金属原子簇化合物的结构取决于金属原子的种类、数量和排列方式。
常见的结构包括金属球形簇、链状簇和层状簇等。
1. 金属球形簇金属球形簇是由金属原子构成的球形团簇，其中金属原子呈紧密堆积的结构。
这种簇化合物通常具有良好的稳定性和高度的对称性。
2. 链状簇链状簇是由金属原子按一定的顺序排列形成的线性结构。
这种簇化合物具有特殊的电子结构和导电性，常用于纳米电子器件的制备。
3. 层状簇层状簇是由金属原子按层次排列形成的二维结构。
这种簇化合物具有较大的表面积和丰富的表面活性位点，可以用作催化剂、吸附剂等。
三、金属原子簇化合物的应用金属原子簇化合物由于其特殊的物理和化学性质，在多个领域具有广泛的应用。
1. 催化剂金属原子簇化合物作为催化剂具有高效、高选择性的特点，广泛应用于化学反应中。
例如，铂簇可以用作氧还原反应的催化剂，铜簇可以用作CO2还原的催化剂。
2. 电子器件金属原子簇化合物可以用于制备纳米电子器件，如纳米传感器、纳米电子芯片等。
其特殊的电子结构和导电性使其在微电子技术中具有巨大的潜力。
3. 材料科学金属原子簇化合物可以用于制备新型材料，如金属纳米颗粒、金属纳米线等。
这些材料具有特殊的光学、磁学和力学性质，可应用于光催化、磁性材料和生物传感器等领域。
高等无机化学第四章 金属原子簇
金属原子簇化合物分三类:
1.多核金属羰基,亚硝酰配合物
2.低价卤化物和羧酸配合物 3.无配体原子簇 Hg2Cl2可看作最简单的金属原子簇化合物. 1907,法,美分别报道Ta6Cl14· 2O. 7H 上世纪20年代Linder(Ger.)合成了[Mo6Cl8]Cl4. 1935,Brosset(Swed.)报道了K3W3Cl4···. ···
可被其它配体取代,这类簇化合物及其衍生物是数量最大, 发展最快,又是最重要的一类金属簇化合物: Fe: [Fe3(CO)11]-1, Fe3(CO)12, [Fe6(CO)16C]2-··· ·· Co: Co3(CO)9CR (R=H.Cl.Me.Ph等), Co4(CO)12
[Co6(CO15C]12, [Co13(CO24C2H]4-·· ·,
第四章 金属原子簇
目前,金属原子簇化学已成为无机化学前沿领域
之一. 因其电子结构特殊,成键方式新颖,成为结构化
学新课题,也是对化学键理论的新挑战.
金属原子间形成以多面体骨架为特征的金属原子
簇(metal cluster),最基本的共同点是含金属－金属 键,超越了经典Werner型配和物的范畴(仅考虑金属 与配体间化学键).
210o C 12 h
研究结果表明:随温度升高,原子簇增大,极端情况 下可形成金属Os.由于很大的金属羰基簇合物可以看
作是金属表面吸附了CO,因此金属多核羰基化合物反
应性能可能与Os表面吸附了一氧化碳分子有关,这对
多相催化研究提供了一个模型.
此外还有光化学缩合等方法. 3.金属－羰基原子簇反应
此类反应具有其自身的特殊性和复杂性.
25 C，CO， KPa 100 THF
o
[Rh5(CO)15]+CO
有机金属配合物的合成与性能研究
有机金属配合物的合成与性能研究近年来，有机金属配合物的合成与性能研究成为了有机化学领域的热门话题。
有机金属配合物是由有机骨架与金属离子或金属簇团相结合而成的化合物。
它们不仅在配位化学和金属有机化学中具有重要的地位，还在催化反应、生物医学和材料科学等领域显示出广泛的应用前景。
有机金属配合物的合成方法多种多样，其中最常见的是液相合成方法。
在液相合成中，常用的配体有醇、酸、酮、醛等。
通过将金属盐与配体在适当的溶剂中反应，可以获得稳定的金属配合物。
此外，还可以通过固相合成、气相合成和高速合成等方法来合成有机金属配合物。
有机金属配合物的性能研究主要包括物理性质和化学性质两个方面。
物理性质研究的重点是组成配合物的金属离子的电子结构和电子云分布，通过研究这些物理性质可以了解配合物中金属与配体之间的相互作用。
化学性质研究的重点是配合物的稳定性和活性，其中稳定性的研究对于探索配合物的催化性能至关重要。
在催化反应领域，有机金属配合物的应用广泛而多样。
其中，以过渡金属为中心的配合物催化剂是最常见的类型。
这些催化剂主要应用于有机合成反应中，例如氢化、羰基化、氧化、氢化偶联等反应。
通过调整金属离子的配位环境，可以有效地改变催化剂的活性和选择性，从而实现高效、高选择性的催化转化。
在生物医学领域，有机金属配合物也发挥着重要作用。
通过将金属离子引入有机配体中，可以制备出具有特殊功能的配合物。
例如，含铂配合物是常用的抗癌药物，可通过与DNA结合来抑制癌细胞的增殖。
此外，有机金属配合物还可以用于医学成像和荧光探针等方面的研究，为临床诊断和治疗提供了新的思路和方法。
在材料科学领域，有机金属配合物也被广泛应用于材料的设计和合成中。
通过将金属配合物引入到聚合物和无机材料中，可以调控材料的光、电、热等性能。
例如，金属杂化聚合物可以通过改变金属配合物的结构和含量来调控聚合物的导电性和光学性能。
此外，有机金属配合物还可以用于制备纳米材料和功能材料等领域。
无机材料化学中的金属氧簇合成方法
无机材料化学中的金属氧簇合成方法随着无机材料化学的不断发展，金属氧簇在其研究中扮演着越来越重要的角色。
金属氧簇具有独特的结构和性质，广泛应用于催化、生物医学、材料学等领域。
本文将介绍金属氧簇的定义、结构、性质以及合成方法。
一、金属氧簇的定义和结构金属氧簇是由金属离子和氧化物离子组成的簇状稳定化合物，通常具有核壳结构。
金属氧簇的结果由中心金属离子和围绕其周围的氧化物离子组成，它们通过共价键和离子键相互连接形成一个稳定的结构。
金属氧簇具有高度对称性和规则性，能够显示出微观尺度的量子效应。
二、金属氧簇的性质金属氧簇具有良好的光、电、热性质，在材料学、催化学、生物医学等领域均有广泛的应用。
其中，金属氧簇的催化活性和生物医学应用具有独特的优势。
金属氧簇具有催化活性的主要原因是其精细的结构和表面修饰，这种结构和表面修饰能够使其在催化反应中发挥非常良好的活性和特异性，从而实现高效率的催化转化。
另外，金属氧簇也具有良好的生物相容性和体内行为，这种特性促进了金属氧簇在生物医学领域的应用。
除此之外，金属氧簇还具有其他优异性质，例如高度对称性、规则性以及微观尺度下的量子效应。
三、金属氧簇的合成方法金属氧簇的合成方法主要包括溶液法、分子束技术、高压水热法以及化学气相沉积等。
1. 溶液法溶液法是较为简单的一种金属氧簇合成方法。
具体步骤为：通过合适的溶剂将金属离子和氧化物离子混合，使其在溶液中形成晶核。
晶核不断生长并逐渐形成较大的金属氧簇。
相比较于其他的金属氧簇合成方法，溶液法不需要过高的反应温度和气氛，具有易操作和高效等特点。
2. 分子束技术分子束技术是一种利用高能束流形成的气体扩散区在高真空下，在寻找自组装晶体材料中运用比较广泛且有前途的方法。
采用分子束技术制备金属氧簇可以达到高程度的控制和规模化。
制备过程前期需要设计合适的靶材，发现符合自行组装原理。
制备后期则需要依靠表面粗糙度、温度、靶材性质等诸多变量的调整进行优化。
中日双边金属原子簇
中日双边金属原子簇是一个复杂的化学领域，涉及到许多不同的金属原子簇化合物。
这些化合物通常由一个或多个金属原子和一个或多个非金属原子组成，它们在化学反应中起着重要的作用。
首先，中日双边金属原子簇的研究具有重要意义。
这些化合物在许多领域都有应用，如药物合成、环境科学、材料科学等。
通过研究这些化合物，我们可以更好地了解它们的结构和性质，从而开发出更加高效和环保的化学合成方法。
其次，中日双边金属原子簇的研究也涉及到许多科学问题。
例如，如何设计更加稳定和高效的金属原子簇化合物？如何控制金属原子簇的合成和结构？这些问题需要科学家们不断探索和实验，才能得到更好的答案。
最后，中日双边金属原子簇的研究需要国际合作。
由于金属原子簇化学的复杂性和多样性，需要不同国家和地区的研究人员共同合作，分享研究成果和经验，促进该领域的共同发展。
总之，中日双边金属原子簇是一个充满挑战和机遇的领域。
通过不断的研究和探索，我们可以更好地了解这些化合物的性质和作用，开发出更加高效和环保的化学合成方法，为人类社会的进步做出更大的贡献。
当然，中日双边金属原子簇的研究也面临着一些挑战和困难。
例如，金属原子簇的合成和结构控制需要高昂的成本和复杂的实验条件，需要更多的资金和人力资源投入。
此外，金属原子簇的性质和应用研究也需要更多的基础研究和应用研究相结合，才能更好地推动该领域的进步和发展。
因此，中日两国应该进一步加强合作和交流，共同推动金属原子簇化学的发展。
双方可以加强科研合作，共享研究成果和经验，促进该领域的共同发展。
同时，双方也可以加强人才培养和交流，为该领域的未来发展提供更多的人才支持。
总之，中日双边金属原子簇的研究是一个充满挑战和机遇的领域，需要双方共同努力，加强合作和交流，共同推动该领域的进步和发展。
只有这样，我们才能更好地了解这些化合物的性质和作用，开发出更加高效和环保的化学合成方法，为人类社会的进步做出更大的贡献。
第七章 金属原子簇化学
金属原子簇
• 在铁硫蛋白中，铁硫原子簇的主要生理功能是传递电 子，因此，在研究铁硫原子族的性质时，往往对它们 的氧化还原性给予特殊的注意．
• 实验表明，中性的Fe4S4(NO)4可被还原到Fe4S4(NO)4-阴 离子
– [(η5-C5H5)Co][Fe4S4(NO)4]
– [AsPh4][Fe4S4(NO)4]
金属原子簇的类型
• 主要类型
– 金属—羰基原子簇化合物
– 金属—卤素原子簇化合物 – 其它类型
金属—羰基原子簇化合物及其衍生物
• 金属—羰基原子簇化合 物及其衍生物 • 金属—碳基能形成大量 的二元原子簇化合物，
– 一部分碳基还可被共 它配体如烯烃、炔烃 及芳香基等碳氢基团， 以及大量含氮、磷、 砷、氧、硫等非碳配 位原子的基团所取 代．
金属羰基原子簇化合物的合成和反应
• [Pt3(CO)6]n 2- (n＝6、2或1)不易直接由PtCl62-的还原得 到，它们可由[Pt3(CO)6]n 2- (n=5、4、3)开始来制备
金属羰基原子簇化合物的合成和反应
• 锇的三核羰基族合物Os3(CO)12，是制备其它锇的二元 羰基簇合物及其衍生物的重要中间产物．
金属原子簇
• 例：Fe4S4(NO)4 • 制备: Hg[Fe(CO)3(NO)]2与 硫在甲苯溶液中迴流得到， Hg[Fe(CO)3(NO)]2则可由 Fe(CO)5、 KNO2和Hg(CN)2 反应而来． • 性能:黑色晶体， 稳定． • 结构:Fe4构成四面体， 硫 原子占据面桥基的位置．从 另一个角度来看，Fe4S4形 成一个畸变立方体的骨架， 其中Fe—Fe平均距离 265.1pm，12个Fe—S键长 的变化范围很小，仅从 220.85pm到222.4pm，平均 221.7pm(图)．
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金属簇的制备和性质研究
金属簇是指由几个到几十个金属原子构成的芯片状或球形聚集体，其尺寸通常
在1-3纳米之间。
金属簇的研究从20世纪70年代开始，随着纳米科学领域的发展
而得到了广泛的关注和研究，成为研究纳米材料和纳米器件领域的重要课题之一。
本文将从金属簇的制备和性质两个方面进行探讨。
一、金属簇的制备
金属簇的制备方法主要包括物理方法和化学方法两种。
物理方法主要是采用离
子束蒸发、分子束蒸发、磁控溅射、电子束蒸发等技术，利用高能量束撞击金属靶材，从而使金属原子从靶材表面脱离并聚集形成金属簇。
化学方法主要是采用还原、共沉淀、微乳等技术，在水相或有机相中控制金属离子的还原和聚集，从而制备金属簇。
单纯的物理方法往往得到的是一些分散的金属原子，需要结合化学方法进行后
续的处理，例如在还原的过程中加入辅助剂、表面活性剂等，将金属原子还原形成金属簇，控制其形貌和大小，提高其稳定性和分散性。
同时，还可以利用保护分子辅助制备金属簇，如利用巯基、膦基等保护基控制金属原子的聚集形成金属簇。
二、金属簇的性质研究
金属簇的尺寸和形貌对其性质具有决定性影响，因此需要对金属簇的性质进行
深入的研究。
主要包括光学、电子学、磁学等方面的研究。
（一）光学性质
金属簇的光学性质主要包括吸收、荧光、表面增强拉曼散射等。
金属簇的吸收
特性与其大小和形状有关，较小的簇体积相对较小，表面原子数目较少，吸收波长对应较短。
同时，表面局部场强度大，容易出现表面增强拉曼效应。
荧光特性则与
簇表面的分子组成有关，例如金簇表面修饰巯基会出现荧光效应，利用共沉淀等方法控制其修饰可以制备出具有不同荧光特性的金簇原料。
（二）电子性质
金属簇的电子性质主要包括电学或电化学性质。
金属簇运用于纳米电子学和纳米器件等领域中，因此其导电性、电化学反应活性等也成为了研究的重点。
金属簇的导电性能受其尺寸和化学修饰的影响，而且在DFT（密度泛函理论）计算中发现小尺寸的金簇能量更为紧密，具有更高的荷电轨道态密度和电子密度，这使其更有导电性能，更易形成电子键。
（三）磁学性质
金属簇的磁学性质研究近年来成为了研究热点。
由于其体积小、磁矩大，可以抑制渦旋的生成，因此可以作为一种新型的磁记录材料。
金属簇的磁学性质与其电子结构有关，即由簇成分定义，簇中核的数目和化学成分等因素。
对于某类金簇原料，我们可以通过合成同11种不同的簇，使得其磁学性质各有差异，从而实现针对不同应用场景的精细控制。
结语：
金属簇在材料科学、物理学、纳米科学等领域中有着广泛的应用前景，制备、控制金属簇的形貌和性质研究是目前的研究热点。
未来，金属簇研究将更注重在合成、高效化改性、界面化等领域,以实现更广泛的应用。