我院郑寿添、李中团队联合高萍等人在多酸组装二维超结构领域取得新进展

近日，福州大学化学学院李中、郑寿添教授课题组联合分子动力学模拟高萍博士等人在多酸组装二维超结构领域发表研究论文，相关成果以“Directing the Two-Dimensional Assembly of Polyoxometalates via Surface Chemistry”为题发表在期刊Journal of the American Chemical Society（DOI: 10.1021/jacs.6c01438）

从离散分子团簇自下而上构建有序超结构是设计高性能催化剂的关键策略，可整合团簇的电子与几何特性，决定整体催化性能。多金属氧酸盐（POM）是理想的构筑基元，其亚纳米组装可实现超结构的精确调控。组装体的形成受团簇间及团簇-表面配体相互作用支配，表面配体覆盖度通过空间位阻、界面溶剂结构和局部反应动力学影响催化微环境，调控分子富集与接触行为。然而，表面配体分布如何决定超结构并影响催化性能仍不明确，这给建立从分子表面化学到宏观性质的关联带来了挑战。

本研究通过分子工程调控POM团簇表面特性，实现二维超结构的可编程组装：将单/双Mn取代的Keggin型POM（MnPW₁₁与Mn₂PW₁₀）分别构建为六方与斜方对称性的单层纳米片（NS）。结合结构分析与分子动力学模拟（MD），揭示了原子级表面构型与组装模式的关系。在丙烯直接电环氧化中，Mn₂PW₁₀ NS的法拉第效率较MnPW₁₁ NS提高4.4倍。MD表明表面电荷的改变调控了配体分布，进而决定超结构对称性；碰撞动力学分析显示配体覆盖产生的限域效应改变催化剂-底物接触频率与停留时间，影响催化活性。该工作建立了团簇表面工程构建可编程二维超结构的策略，并阐明了表面化学如何支配组装与催化行为的机制。

福州大学化学学院李中副研究员、博士生白萍为论文共同第一作者，福州大学化学学院郑寿添教授、清华大学王训教授、清华大学林艳、福州大学高萍副教授为论文共同通讯作者，福州大学为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金、福州大学启动基金等项目的支持。