近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室、大連光源科學(xué)研究室研究員江凌團(tuán)隊，與復(fù)旦大學(xué)教授周鳴飛團(tuán)隊合作，利用自主研制的基于大連相干光源的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗裝置，在中性鈦羰基化合物中發(fā)現(xiàn)了碳—碳偶聯(lián)反應(yīng)，突破了人們對激光濺射只能制備同質(zhì)金屬羰基化合物的認(rèn)知，從全新的角度詮釋了金屬對一氧化碳的插入反應(yīng)機(jī)制。
金屬羰基化合物在費(fèi)托反應(yīng)和醇合成等能源催化過程中起著重要作用。激光濺射是制備金屬羰基化合物的最有效方法之一，科學(xué)家們利用該方法得到的產(chǎn)物通常是同質(zhì)金屬羰基化合物M(CO)n。離子型金屬羰基化合物比較容易制備和質(zhì)量選擇，研究最為廣泛。然而，中性金屬羰基化合物由于缺乏電荷，難于探測和質(zhì)量選擇，實(shí)驗研究非常困難。為實(shí)現(xiàn)對中性金屬羰基化合物的精準(zhǔn)探測和結(jié)構(gòu)解析，江凌團(tuán)隊近年來在相關(guān)實(shí)驗技術(shù)發(fā)展上取得了突破，自主研制了高通量的激光濺射團(tuán)簇源，建立了基于大連相干光源的紅外+極紫外（IR+VUV）雙共振中性金屬團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗方法（Review of Scientific Instruments，2020），實(shí)現(xiàn)了金屬化合物的高靈敏探測及結(jié)構(gòu)表征研究，對詮釋催化反應(yīng)機(jī)制具有重要作用。
大連化物所利用大連光源在中性金屬羰基化合物中發(fā)現(xiàn)碳—碳偶聯(lián)反應(yīng)
近日，江凌和周鳴飛團(tuán)隊利用自主研制的IR+VUV中性金屬團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗裝置，研究了中性金屬鈦與一氧化碳的反應(yīng)機(jī)理。研究結(jié)果表明，所測產(chǎn)物均含有新穎的OTi(CCO)(CO)n-2結(jié)構(gòu)。該工作意外發(fā)現(xiàn)了碳—碳偶聯(lián)的CCO基元，揭示了CO活化的新機(jī)制，突破了人們對激光濺射只能制備同質(zhì)金屬羰基化合物的認(rèn)知，為研究單金屬中心插入CO的微觀機(jī)理提供了新的思路，對CO活化和轉(zhuǎn)化等基礎(chǔ)和應(yīng)用研究具有重要意義。
由于大連相干光源的波長范圍涵蓋了絕大多數(shù)中性分子和團(tuán)簇的第一電離勢，因此，基于大連相干光源的IR+VUV中性金屬團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗方法，為開展各類中性金屬與能源分子（例如，CO、CO2、H2O、NH3、CH4、C3H8等）的反應(yīng)機(jī)制、催化反應(yīng)中間體和自由基的探測等科學(xué)研究開啟了一扇窗戶。
相關(guān)成果發(fā)表《物理化學(xué)快報》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。該工作得到國家自然科學(xué)基金委“動態(tài)化學(xué)前沿研究”科學(xué)中心項目、自然科學(xué)基金委“團(tuán)簇構(gòu)造、功能及多級演化”重大研究計劃重點(diǎn)支持項目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項（B類）“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、大連化物所大連相干光源專項基金等資助。
