张献明教授团队在高核杂化Sn18氧簇的设计合成及电催化CO2还原反应研究领域取得进展

锡氧簇合物（Tin-oxo cluster， TOC），是基于锡‒氧骨架的有限的多金属聚集体，其结构中的Sn_xO_y核被有机基团保护。TOC可通过多种配体进行功能化修饰，实现性能靶向调控，在催化、电池、生物医药尤其是在纳米光刻技术中表现出重要的应用潜力而日益备受关注。目前，高核锡氧簇的合成是一个巨大的挑战，因为仅通过有机锡源中的原位Sn‒C键断裂无法获得关键无机Sn_xO_y核；此外，大部分已知TOCs中的锡原子，都源自有机锡前体且带有大体积的有机基团(如丁基，苯基等)，这些有机基团的空间位阻大且多指向核心结构之外，对于高核TOCs的形成很不利。

为解决以上问题，张献明教授课题组使用有机锡和无机锡作为双锡前驱体，采用混配法以及乙腈‒异丙醇‒水混合溶剂策略，成功合成了3例高核杂化Sn₁₈氧簇和1例Sn₆氧簇。Sn₁₈结构中，一个关键的无机Sn_xO_y核被封装在U型的十二核丁基锡氧环中。分析表明，含有吸电子基团的配体不利于高核TOCs的形成。电催化二氧化碳还原反应（CO₂RR）的研究结果显示，该系列TOCs对CO₂RR产物有高的选择性，气体产物是CO，唯一的液相产物是甲酸，且Sn₁₈比Sn₆更有利于CO₂RR反应，说明无机Sn_xO_y核是影响TOCs电催化CO₂RR关键因素。

该工作为锡基有机‒无机杂化材料的结构设计和性质研究提供了有力指导。相关研究成果以“Organic‒Inorganic High-Valence Sn₁₈-oxo Clusters: Direct Utilization of an Inorganic Sn(IV) Source to Improve the Nuclearity and Electrocatalytic CO₂ Reduction Properties”为题发表在国际著名学术期刊Inorganic Chemistry上（DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c00038）。硕士研究生田秀娟和已毕业博士生郁有祝为论文共同第一作者，张献明教授为论文的通讯作者，山西师范大学和太原理工大学为完成单位。