环状高核钼氧簇{Mo158}的组装及质子传导性能研究

陈泽宇; 宣为民

doi:10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0171

东华大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 52 ›› Issue (4) : 31 -39. DOI: 10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0171

环状高核钼氧簇{Mo₁₅₈}的组装及质子传导性能研究

陈泽宇, 宣为民

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摘要

环状高核金属氧簇因其本征的多孔空腔和表面暴露的丰富活性位点,在催化、选择性吸附和分离以及质子传导等领域显示出广阔的应用前景。然而,通过调节基本构建单元的聚合程度可控合成具有精确尺寸的环状簇合物,仍然是一项艰巨的挑战,其关键在于如何产生新的构建单元并以特定连接方式与其他构建单元进行有序组装。聚焦于新型环状高核钼氧簇,通过引入新的{Mo₁}、{Mo₂}构建单元并调控其组装方式,成功合成了基于{Mo₇₉}形成的二聚体{Mo₁₅₈}。新型{Mo₁}和{Mo₂}单元的引入成功实现了环的收缩和变形,从而得到由8个{Mo₈}构建单元组成的八聚体{Mo₇₉},打破了环状高核钼氧簇受限于环张力最低只能形成{Mo₈}单元十聚结构的限制。结合X射线晶体结构分析及多种表征手段,确定二聚体化合物的分子式为K₃₀H₂₅（C₅H₆N）₂{Mo₁₀₇^ⅥMo₅₁^ⅤO₄₇₄（OH）₆（H₂O）₂₆}·158 H₂O(简记为{Mo₁₅₈})。质子传导性能研究表明{Mo₁₅₈}在98%相对湿度和85℃条件下展现出了良好的质子电导率(3.49×10^-2 S·cm^-1),其低活化能（0.39 eV）表明质子传导主要通过Grotthuss机制进行。本研究通过对构建单元的调控,为环状高核金属氧簇的可控合成提供了潜在方法,同时也证实了该类材料在质子传导和燃料电池等方面的应用潜力。