科研人员开发出自适应钴团簇催化剂

安徽大学教授李漫波、副教授张胜团队在团簇电催化研究领域取得重要突破。他们创新性地将亚硝酰化学与团簇催化相结合，成功开发出一种具有自适应特性的亚硝酰钴团簇催化剂。相关研究成果日前发表于《自然-通讯》。安徽大学2023级硕士研究生吴超和2024级硕士研究生张旭为该论文的共同第一作者，李漫波、张胜为通讯作者，安徽大学为唯一通讯单位。

金属团簇在催化领域极具应用潜力。然而，如何平衡其结构稳定性与催化活性一直是该领域的核心挑战。特别是在分子电催化过程中，团簇金属核的价态变化常诱发姜-泰勒畸变，导致团簇结构崩塌。为此，开发新型稳定策略对于构建高效电催化体系至关重要。

受亚硝酰化学启发，研究团队巧妙利用一氧化氮配体独特的“自适应”特性——能以线性或弯曲等多种构型与金属中心结合，充当理想的“电子库”角色，采用硝酸钴同时作为金属源和一氧化氮配体源，成功合成了氮15同位素标记的亚硝酰钴团簇，为钴团簇披上了一层稳固的“智能盔甲”。氮15同位素标记技术不仅为团簇的精细结构表征提供了有力工具，更在机理层面证实了一氧化氮配体的自适应行为及其在析氢反应中的协同催化作用。

研究人员介绍，基于此，该催化剂成功实现了200毫安每平方厘米高电流密度下的联烯碳-氢键官能团化反应，其性能显著优于传统金属配合物催化剂，为团簇分子电催化合成提供了全新的研究思路。