近年来,“碳中和”成了各行各业挂在嘴边的热词。从工业大厂到科技公司,大家都在寻找更清洁、更高效的减碳方案。而在实验室的世界里,一种看似微不足道的小东西——金纳米团簇,正悄悄成为破解碳减排难题的新“明星”。
今天就带你了解一种“比想象中还要金贵”的材料:Au126I₄(TBBT)₄₈金纳米团簇。别被它复杂的名字吓到,简单来说,它是由126个金原子、4个碘原子和48个有机配体组成的超小团簇。虽然小得不像话,但它在“变废为宝”这件事上,表现得比大多数材料都还要给力。
是的你没听错,这种“金”不是说值钱,而是真·金子做的。科学家发现,金在纳米尺度下展现出很多意想不到的特性。特别是在电催化还原二氧化碳(CO₂RR)这项绿色技术中,它的表现甚至超过了一些传统金属催化剂。
简单来说,CO₂RR就是用电让二氧化碳“变身”为一氧化碳、甲烷、乙醇等可再利用的产物,相当于把温室气体变成有价值的能源分子。而在这过程中,金纳米团簇能起到加速反应、提高产物选择性的作用,是非常关键的“加速器”。
科学家的这项研究很特别,他们最初合成了一种叫Au127I₄(TBBT)48的金纳米团簇,结构层层包裹,有点像俄罗斯套娃。而在这个团簇中,有一个核心层负责“管理”整体的自旋行为,也就是材料的磁性。
有趣的是,研究团队通过一种独特的硫醇-碘混合配体策略,精准地“挖走”了最内层的一个金原子,得到了抗磁性的Au126I₄(TBBT)48。结果反而更加惊艳——这个少了一个原子的版本,不仅结构稳定,电催化能力还更强,简直是“减负式进化”。
这就像把一个球队里的冗员请走,结果整支队伍打得更顺、更猛了。
值得一提的是,目前已有部分企业能够实现此类金纳米材料的定制合成与批量制备。比如中新康明,具备金纳米团簇类产品的定制与大批量生产能力,可按需调控团簇结构、配体构型,支持科研团队与产业客户进行应用联合开发,推动纳米材料从实验室走向实际应用。我们在产品的一致性控制和应用转化方面已有成熟经验,欢迎有相关需求的合作伙伴洽谈对接。
背后原因其实跟材料的“自旋”有关。简单讲,自旋是一种微观磁性行为,它不但决定了材料的磁性特征,还影响催化过程中电子的流动方式。而这个抗磁版本的金团簇,因为没有多余的自旋干扰,电子通道更清晰,反应路径更高效。
这就像开车走高速公路,如果车道中间没有杂物,自然跑得更快。而Au126就像清理过障碍的快速通道,能以更高效率将电能“翻译”成有用的化学能,把CO₂精准“转译”为CO。
更难能可贵的是,它还能在电解过程中保持稳定,不容易“掉链子”,这在长期使用中显得尤为重要。
金纳米团簇可能听起来很遥远,但它所承载的使命其实和我们每一个人的生活息息相关。未来,当我们讨论新能源技术、绿色电力,甚至是高效捕碳策略的时候,像Au126这样的微小材料或许正站在背后,默默“发光发热”。
未来已来,让我们从一个“金点子”出发,一起探索更绿色的明天。