前沿院何刚教授课题组在含锑紫精团簇领域取得重要进展
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发布时间：2025-10-14
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文章标题：前沿院何刚教授课题组在含锑紫精团簇领域取得重要进展
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紫精衍生物因其独特的氧化还原和光电性质，在能源与催化领域备受关注。作为一类经典的有机电子受体，紫精在光催化、电致变色、储能材料等领域展现出优异的性能。然而，尽管紫精在电催化领域的研究已取得一定进展，其在电催化氢析出反应（HER）中的应用仍较为有限，尤其是基于紫精团簇的直接电催化产氢研究鲜有报道。与此同时，含锑团簇材料因其独特的电子结构和配位特性，在催化领域展现出巨大潜力，但其开发受限于结晶性差、功能单一等问题。如何将紫精的优异特性与含锑团簇结合，设计高效、稳定的分子催化剂，成为该领域亟待解决的科学难题。
针对上述问题，西安交通大学前沿院何刚教授课题组创新性地以三价含锑紫精为基础，通过定向氧化偶联策略，首次设计并合成了两种新型含锑紫精团簇材料，成功构建了基于Sb4O6核心的含锑紫精团簇结构。研究表明，该含锑紫精团簇材料不仅展现出优异的氧化还原活性和多电子转移能力，还表现出显著的电致变色行为。通过密度泛函理论（DFT）计算和静电势能图分析，团队揭示了其独特的电子-质子协同合作机制：紫精单元作为“电子海绵”，介导电荷的积累与传递，而Sb4O6核心则作为“质子引擎”，加速质子传输。在均相酸性HER催化中，该体系实现了较低的过电位和较高的法拉第效率；在非均相条件下，其催化性能进一步提升，过电位显著降低。机理研究表明，紫精单元与Sb4O6核心协同合作作用，共同驱动了高效的HER催化过程。这一研究不仅首次将紫精团簇应用于电催化产氢，还开创了含锑紫精团簇作为主族分子催化剂的新领域，为基于紫精的氧化还原体系设计和质子耦合电催化提供了新的研究思路。
该研究结果以论文形式发表在国际化学领域权威期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上。西安交通大学前沿院博士研究生徐亮为本论文第一作者，何刚教授为本论文唯一通讯作者，前沿院为通讯作者的第一单位，这也是何刚教授课题组在含主族元素紫精研究领域中的又一重要突破。
该工作得到了国家自然科学基金，中国博士后科学基金及分析测试共享中心等的支持。
论文链接：as soon as posible.