揭秘原子精确金纳米团簇中的协同质子耦合电子转移路径

金属纳米团簇（MNCs）代表了一类有前景的材料，可用于催化二氧化碳和质子还原以及氢气氧化。在此类反应中，通常涉及多个质子耦合电子转移（PCET）过程，而对MNCs中PCET机制的当前理解主要集中在顺序转移模式上。然而，尽管协同转移路径，即协同电子-质子转移（CEPT），有更高的催化速率和更低的反应障碍，却仍缺乏全面的阐明。在此，我们引入了一种实验范式，通过采用Au18(SR)14（SR表示硫醇配体）、Au22(SR)18 和Au25(SR)18- 作为模型团簇，来测试CEPT过程在MNCs中的可行性。详细研究表明，设计系统中的光诱导PCET反应通过CEPT路径进行。此外，已发现金纳米团簇（AuNCs）的速率常数与团簇的大小和Au-S框架的灵活性相关。这种新识别的AuNCs中的PCET行为与在半导体量子点和等离子金属纳米颗粒中观察到的显著不同。我们的发现对于揭示量子限制金属纳米材料的催化机制以及未来高效催化剂的理性设计具有至关重要的意义。