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中科院固体所在纳米粒子的特异化学性能上有新发现
中科院固体所在纳米粒子的特异化学性能上有新发现

 文章来源:合肥物质科学研究院    发布时间:2012-05-08

    最近,中科院固体物理研究所伍志鲲研究员领导的研究小组对纳米粒子的特异化学性能进行了研究,发现硫醇保护的超小的金和银的纳米粒子(≤ca.3nm)具有反伽伐尼还原特性。有关机理及应用在进一步研究中。这一发现不但对经典理论提出挑战,还为特殊纳米结构的构筑及性能的调控提供了一种简便的方法。

    伽伐尼还原是以意大利著名科学家Luigi Galvani的名字命名的,是一个经典的化学反应。简单地说,电化学相对活泼的金属能把相对不活泼的金属从离子状态还原出来,而其逆过程(不活泼金属把较活泼金属从离子状态还原出来)是不自发的。举例来说,金属Cu可以还原Ag+,而金属Ag不能把Cu2+还原成Cu。这个规律从发现到现在有约二百多年的历史,一直以来没有受到公开的怀疑和挑战,即使在“纳米热”的今天,在纳米尺寸范围内,也没有遭到异议。这个反应除了在腐蚀、电镀等生产生活中得到广泛应用,在纳米科学技术上也获得特别的关注,并被广泛用来构筑纳米结构或调控纳米结构的组成、结构和性质。

    然而,伍志鲲研究员领导的研究小组认为,当金属小于一定尺寸时,由于表面电子的富集,反伽伐尼还原也是可能的(即不活泼金属把较活泼金属从离子状态还原出来)。他们选取金和银进行了试验,并通过质谱、光电子能谱等手段(见图1)证明了他们的推测。举例来说,当金的尺寸足够小时,能将银离子和铜离子很方便地还原成零价的金属(见图2)。

    这项发现以通讯形式投稿至化学类权威杂志《德国应用化学》后,迅速被接受,并受到评审人的高度评价。目前,这项工作已正式发表(Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2934 –2938)。

    此项工作的后续研究正在进行中,结果将有助于进一步理解这一反常发现的机理。上述研究工作得到了国家自然科学基金(21171170)和中国科学院百人计划项目的资助。

图1:质谱和光电子能谱证明银离子被金还原

图2:银离子和铜离子被超小尺寸的金还原

 

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