京都大學(xué)細(xì)胞材料科學(xué)研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的簇合物,可能被證明是一種有用的催化劑。被稱為多金屬氧酸鹽的化合物含有一個(gè)大的金屬氧化物簇,帶有負(fù)電荷。它們隨處可見(jiàn),從抗病毒藥物到可充電電池和閃存設(shè)備。
這種新的團(tuán)簇化合物是一種羥基碘化物(HSbOI),它是不尋常的,因?yàn)樗写蟮膸?span id="wem4ovy" class="wpcom_tag_link">正電的團(tuán)簇。只有少數(shù)帶正電的簇合物被發(fā)現(xiàn)和研究過(guò)。
京都大學(xué)化學(xué)家HiroshiKageyama說(shuō):“在科學(xué)領(lǐng)域,新材料或新分子的發(fā)現(xiàn)可以創(chuàng)造一門新的科學(xué)?!薄!拔蚁嘈胚@些新的正電荷團(tuán)具有巨大的潛力?!?/p>
1826年發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)金屬氧化物團(tuán)簇。自那以后,化學(xué)家們合成了數(shù)百種帶負(fù)電荷團(tuán)簇的化合物,這些化合物在磁性、催化、離子傳導(dǎo)、生物應(yīng)用和量子信息方面都具有有用的性質(zhì)。它們的性質(zhì)使它們?cè)趶拇呋结t(yī)藥和化學(xué)合成的各個(gè)領(lǐng)域都很有用。
近年來(lái),科學(xué)家們將注意力集中在合成帶正電團(tuán)簇的化合物和研究它們的性質(zhì)上。
Kageyama和他的同事Ryu Abe偶然發(fā)現(xiàn)了他們的正星團(tuán)。自2016年以來(lái),固態(tài)化學(xué)家Kageyama和催化化學(xué)家Abe兩位科學(xué)家一直在尋求開(kāi)發(fā)能夠吸收可見(jiàn)光用于光催化的新化合物。他們正在研究一種含氯化合物(Sb4O5Cl2),并試圖用碘取代氯原子。
“然而,一種與我們預(yù)期完全不同的新材料是意外獲得的,”Kageyama說(shuō)。
科學(xué)家們所期望的是一種單位細(xì)胞中含有22個(gè)原子的材料。取而代之的是一種在其單位細(xì)胞中含有800個(gè)原子的化合物。
起初,科學(xué)家們無(wú)法解開(kāi)這種化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的粉末X射線衍射技術(shù)在面對(duì)材料的復(fù)雜性時(shí)失敗了。一年后,Kageyama認(rèn)為他可以使用三維電子斷層掃描技術(shù),這是一種前沿的電子顯微鏡技術(shù),最近作為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)成像的工具引起了人們的關(guān)注。科學(xué)家們聯(lián)系了比利時(shí)安特衛(wèi)普大學(xué)的阿特姆·阿巴庫(kù)莫夫(ArtemAbakumov)和笑話·哈德曼(JokeHadermann),以研究該結(jié)構(gòu)。當(dāng)他們的合作者將數(shù)據(jù)發(fā)回時(shí),科學(xué)家們看到巨大的星團(tuán)非常激動(dòng)。
進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)室研究表明,羥基碘分子含有酸性質(zhì)子,這在催化中很重要。
Kageyama說(shuō):“這一發(fā)現(xiàn)可能為固態(tài)催化劑的設(shè)計(jì)開(kāi)辟新的可能性?!?。
他們的研究成果將發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)步》雜志上。