全文概要
新加坡科技研究局Shibo Xi、安徽大学Yang-Yang Yu、美国范德比尔特大学De-en Jiang、巴塞罗那科学技术学院F. Pelayo García de Arquer和新加坡国立大学Lei Wang、谢建平研究团队报道了一种原子精度的表面基元编辑策略，通过选择性替换金属纳米团簇表面的保护性结构基元，显著提升了其电催化性能。该研究以Au25(pMBA)18⁻纳米团簇为模型，将其表面空间位阻较大的Au₂(pMBA)₃基元替换为结构更紧凑的Cu-(pMBA)₃单元，成功构建了具有开放表面结构的Au13Cu4(pMBA)12³⁻团簇。该过程通过原位质谱与光谱分析证实为逐步基元交换机制，且内核结构保持完整。所得团簇在析氢反应中表现出优异的催化活性，其转换频率高达18.8 s⁻¹，较原始团簇提升了180倍。光谱与理论计算表明，该性能提升源于Au₃活性面暴露度的增加及氢吸附自由能的优化。
本文要点
结构精准调控：通过Cu-(pMBA)₃单元替换Au₂(pMBA)₃基元，实现表面重构，溶剂可接近的Au₃面由2个增至16个，内核结构保持不变。
催化性能显著提升：编辑后团簇在HER中表现出低过电位（206 mV @10 mA cm⁻²）和高转换频率（18.8 s⁻¹），TOF提升180倍。
机制明确：原位光谱与DFT计算揭示表面重构增强了氢吸附能力，促进了HER动力学。
稳定性优异：团簇在60小时电催化测试中保持结构完整，未见内核降解或配体脱落。
文献详情
Zhihe
Liu, Moshuqi Zhu, Bo Li, et al. Motif Editing Reveals Hidden Active
Sites in Atomically Precise Metal Nanoclusters for Enhanced
Electrocatalysis, J. Am. Chem. Soc. (2025)
DOI: 10.1021/jacs.5c08684
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https://doi.org/10.1021/jacs.5c08684
