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北京大学,Nature Chemistry!

纳米人  · 公众号  ·  · 2025-04-27 20:02

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Ni@C 82 。带电的Tb 2 Ni镧系镍化物簇形成纯金属路易斯对,具有强极化的Tb–Ni共价键,键长在2.50–2.57Å范围内。X射线吸收光谱表明具有3d 10 4s 2 电子计数,证实了Ni的-2氧化态,与光谱和磁性测量以及理论研究一致。这一发现开辟了一种通过将难以捉摸的亲核TM阴离子限制在分子碳笼内来稳定金属间簇的有效方法。

技术方案:

1、合成并表征了 Tb₂Ni@C₈₂的两种异构体

作者通过电弧放电法合成了Tb₂Ni@C₈₂的两种异构体,表征显示Tb₂Ni簇呈V形,键长显著短于TbNi₂合金,表明强金属间相互作用。

2、直接测量了富勒烯笼内Tb₂Ni簇的氧化态

研究通过XAS光谱确认了富勒烯笼内Tb₂Ni簇中Ni的负氧化态,Tb保持+3氧化态,展示了富勒烯笼在稳定特殊金属离子方面的独特优势。

3、通过理论分析深入研究了Tb₂Ni团簇的电子结构

DFT和LMO分析揭示了Tb₂Ni团簇中Ni的3d¹⁰4s²电子构型和-2氧化态, QTAIM分析进一步确认了Tb–Ni键的离子性和共价性,表明Ni作为“假硫化物”与Tb形成强键。


技术优势:

1、首次在分子水平上实现了富勒烯笼中稳定Ni²⁻阴离子

作者利用富勒烯的坚固碳笼,成功稳定了无配体的Ni²⁻阴离子,克服了传统方法中负氧化态TMs在固态下不稳定的难题。首次报道了将Ni²⁻阴离子稳定在富勒烯笼中,为研究负氧化态过渡金属提供了新的平台。

2、首次直接证实了Ni的-2氧化态

作者通过选择Tb与Ni结合,实现了高离子结合度,形成了强极化的Tb–Ni共价键。利用X射线吸收光谱(XAS)等技术,首次直接证实了Ni的-2氧化态,为无配体TMs阴离子的表征提供了新的方法。


技术细节

合成、分离与结构表征

作者通过Kratschmer–Huffman直流电弧放电法合成了Tb₂Ni@C₈₂的两种异构体(标记为 1







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