[發明專利]用于生產原子量子簇的方法

有效

• 申請號: 201980009957.3
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN111712338B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 曼紐爾·阿圖羅·洛佩斯金特拉;大衛·布塞塔費爾南德斯
• 申請（專利權）人: 納米隙亞納米粉末有限公司;圣地亞哥德孔波斯特拉大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/054;B22F1/10;B22F1/0545;B82Y40/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

本發明提供了一種用于在促進劑的存在下以高產率且在不需要封端配體的情況下生產原子量子簇(AQC)的容易且可規模化的方法。此外，本發明提供了一種混合物，其包含至少原子量子簇，任選地金屬鹽，任選地標準電極電勢低于AQC的HOMO軌道的空穴清除劑，任選地標準電極電勢高于所述金屬離子的標準電極電勢的氧化劑，和極性溶劑，其中金屬鹽和空穴清除劑均可溶于極性溶劑并且彼此不反應，以及其中混合物中的空穴清除劑的當量數高于混合物中的金屬鹽的當量數。

技術領域

本發明涉及一種用于生產原子量子簇(atomic quantum cluster，AQC)的方法。

背景技術

少數原子的金屬簇(AQC)與孤立原子或納米顆粒相比的高催化活性在現有技術中是眾所周知的[A.Corma等，Nature Chemistry，第5卷，第775-781頁，2013]。特別地，由于原子量子簇(AQC)在生物傳感器[Peyser,L.A.；Vinson,A.E.；Bartko,A.P.；Dickson,R.M.，Science，2001，291，103]、電催化[Boyen H-G.等Science 2002，297，1533]、磁性、光致發光或催化[Nano eng.Hydrogels for cell eng.，2012，Springer Netherlands，Bhushan,Bharat編輯，第2639-2648頁]的領域中的潛在應用，對可以增加至大規模的用于大量生產AQC的簡單合成方法的開發已經引起了極大的興趣。

最近幾年已經開發了幾種用于合成穩定AQC的方法。特別地，通過軟化學方法合成金屬簇主要有兩種方法：i)自上而下法(top-down approach)，通過用過量的強結合配體蝕刻小納米顆粒；和ii)自下而上法(bottom-up approach)，使用強結合配體以抑制通常采用強還原劑的生長[Nano eng.Hydrogels for cell eng.，2012，Springer Netherlands，Bhushan,Bharat編輯，第2639-2648頁]。然而，兩種方法中通常都需要使用配體，這可能會阻礙AQC的一些重要特性，例如催化。

圣地亞哥·德·孔波斯特拉大學(Universidad de Santiago)的EP1914196 A1(2008)報道了一種用于生產穩定AQC的動力學控制方法，該方法不需要使用強結合配體或封端劑，其中金屬鹽或金屬離子被還原劑還原，同時保持小的速率常數和低的試劑濃度。然而，這種方法生產出大約微摩爾濃度的非常低量的裸簇(沒有配體的簇)。另外，由于缺乏配體，當反應速率增加時納米顆粒的大量形成阻礙了通過這種方法來大量生產裸AQC。

因此，盡管有報道的方法，但是本領域仍需要新的簡單且可規模化(scalable)的方法來以高濃度和高產率生產AQC。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于以提高的產率生產不存在配體的AQC(裸AQC)的可規模化方法。考慮到AQC和納米顆粒在氧化條件下不同的穩定性，本發明的發明人開發了一種新方法。因此，在第一方面中，本發明涉及一種用于生產原子量子簇(AQC)的方法，其包括以下步驟：

a)提供混合物，所述混合物包含：

-皮摩爾至微摩爾濃度的起始原子量子簇，

-金屬鹽，

-極性溶劑，

-空穴清除劑(hole scavenger)，所述空穴清除劑的標準電極電勢低于所述起始原子量子簇的最高占據分子軌道(HOMO)，

其中所述金屬鹽和所述空穴清除劑可溶于所述極性溶劑并且彼此不反應；

其中所述混合物中的所述空穴清除劑的當量數高于所述金屬鹽的當量數；

b)向步驟(a)的所述混合物施加促進劑，其中所述促進劑是能量等于或大于步驟(a)的所述混合物的所述起始原子量子簇的HOMO-LUMO間隙的光輻射；以及