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[材料资讯] 江凌研究员利用中性金属团簇实现水分解

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发表于 2023-4-27 10:00:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
近日,我所分子反应动力学国家重点实验室团簇光谱与动力学研究组(2506组)江凌研究员和李刚副研究员团队采用自主研制的红外—极紫外(IR-VUV)双共振红外光谱实验方法,利用中性钒金属双聚体,实现了水的高效分解。
  水分解是一种制造可再生和环保能源的富有前景的方法。由于分散在载体上的金属原子/团簇可提高许多反应的催化性能,研究金属原子/团簇与水分子之间的反应机理,有助于在分子水平上阐明水分解的微观机制。中性团簇由于缺乏电荷,难于探测和质量选择,实验研究非常困难。因此,实现中性金属团簇与水的反应机理研究是科学家们长期以来的梦想。

金属团簇

金属团簇
  针对上述挑战,江凌和李刚团队发展了高通量的激光溅射团簇源,利用红外—极紫外(IR-VUV)双共振红外光谱实验方法(The Journal of Physical Chemistry Letters,2020),研究了中性钒金属双聚体与水的反应过程。本工作中,团队采用激光溅射和超声分子束冷却技术,制备了中性V2O3H4和V2O4H6产物;将红外激光振动激发与准分子激光器产生的193nm极紫外激光电离相结合,测定了它们的红外光谱。此外,团队还采用高精度的量子化学理论方法,计算了这些产物的各种稳定结构和红外光谱,理论和实验结果高度吻合。研究表明,这些产物具有V2(μ2-OH)(μ2-H)(η1-OH)2和V2(μ2-OH)2(η1-H)2(η1-OH)2的新奇结构,显示了水分解的特征。理论计算表明,基于V2的水分解在气相条件下是热力学放热、动力学可行。该工作发现了中性金属单团簇基的水分解,为系统研究金属团簇对能源分子的催化作用机制提供了新策略。
  相关研究成果以“Size-Specific Infrared Spectroscopic Study of the Reactions between Water Molecules and Neutral Vanadium Dimer: Evidence for Water Splitting”为题,于近日发表在《物理化学快报》(The Journal of Physical Chemistry Letters)上。该工作的第一作者是我所2506组博士研究生郑会俊。该工作得到科技部科技创新2030重大项目、国家自然科学基金委“动态化学前沿研究”科学中心项目、我所大连相干光源专项基金等项目的资助。(文/图 郑会俊)
  文章链接:https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c00637
         文章来源:大连化物所
       江凌,男,中国科学院大连化学物理研究所研究员。2007年于日本神户大学获博士学位。曾先后在日本产业技术综合研究所(JSPS Fellow)、德国马普协会Fritz-Haber研究所(洪堡学者)工作。2011年8月以“百人计划”到大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室工作,2012年获中国科学院“百人计划”择优支持。






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