DNA折纸作为电子耦合支架用于金纳米团簇电催化剂 可供购买

《Nanoscale》:DNA origami as an electronically coupled scaffold for Au nanocluster electrocatalystsAvailable to Purchase

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月17日 来源:Nanoscale 5.2

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   打开图形查看器 超小、原子精确的金纳米团簇(Au NCs)由于其离散的电子结构和高密度的配位不饱和位点,为电催化提供了

  

超小、原子精确的金纳米团簇(Au NCs)由于其离散的电子结构和高密度的配位不饱和位点,为电催化提供了独特机遇;然而,不受控制的聚集以及在传统载体上缺乏对团簇成核的空间控制,仍然是催化界面理性工程的重要挑战。在此,我们报道了一种位点导向的原位策略,用于在DNA折纸(Au NC@DNA)支架上进行空间控制的Au NCs合成,该支架作为局域成核和配位平台,形成Au NC@DNA折纸杂化结构。所得杂化材料表现出窄分布的Au NC尺寸,为1.5 ± 0.2 nm,通过互补的紫外-可见光谱和荧光光谱、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)确定。在0.5 M H2SO4中进行析氢反应(HER)评价时,Au NC@DNA折纸杂化材料在电流密度为?10 mA cm?2时表现出低过电位87 mV,Tafel斜率为67 mV dec?1,电荷转移电阻为13.87 Ω,质量活性为416.3 A g?1。这些电催化指标显著优于Au NC@Poly-C、纯DNA折纸和聚胞嘧啶(poly-C)对照组,接近基准Pt/C催化剂的性能。此外,Au NC@DNA折纸催化剂表现出显著的运行耐久性,在3000次连续线性扫描伏安法和36小时的计时电流操作中保持其电催化活性。密度泛函理论(DFT)计算确定DNA–Au21构型为热力学上有利的催化基元,其特征是接近热中性的氢吸附吉布斯自由能(ΔGH*)。Bader电荷分析和投影态密度(PDOS)进一步揭示了Au团簇与DNA配体之间的显著电子耦合,伴随Au–H轨道杂化和涉及邻近N/O配位位点的电荷重分布。这些结果表明,DNA折纸不仅作为结构模板,还作为电子耦合且与催化相关的支架,调节原子精确金纳米团簇的物理化学性质。

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