金属纳米团簇(MNCs)是一种包含金属核和表面保护配体的超小纳米粒子(﹤3 nm)。由于核心尺寸与电子德布罗意波长相当,因此,MNCs具有强烈的量子限域效应,并表现出有趣的理化特性如最高占据分子轨道(HOMO)与最低未占据分子轨道(LUMO)跃迁、可调的光学吸收、强荧光、大的斯托克斯位移及超长的荧光寿命等。同时,配体的多样性赋予MNCs丰富的表面化学和良好的生物相容性。因此,MNCs被称作一种新兴的光催化剂,在光催化领域展现出极大的应用潜力。类似于传统的半导体光催化剂,在光照下,MNCs能够吸收光子能量,并激发HOMO的电子向LUMO跃迁,从而实现电子(e~-)-空穴(h~+)分离。同时,MNCs具有原子级精确的结构,能够在原子和分子尺度上探究光催化GDC-0973分子式机理,从而有助于推动光催化技术的发展。但是单一MNCs仍存在一些不足之处如较高的载流子复合率,易团聚及光稳性差等问题,这极大地限制了其光催化应用。综上所述,本文通过构建MNCs基复合材料,解决MNCs在光催化应用过程的问题,并将复合材料应用于光催化染料降解,抗菌和光催化产双氧水(H_2O_2),主要研究内容如下:(1)针对MNCs载流子复合率高和光稳定性差问题,本课题通过物理混合的方式将还原性谷胱甘肽(GSH)保护的金纳米团簇(Au NCs)结合到Bi OCl表面,成功制备了Z型Bi OCl/Au NCs异质结。研究表明,Au NCs与Bi OCl合适的价带匹配使Bi OCl导带上的e~-能够转移到Au NCs的HOMO轨道上,从而有效地消耗Au NCs的h~+,提高了体系稳定性和载流子迁移能力,使得Bi OCl/Au NCs的活性氧(ROS)产量提高了10倍,该Z型Bi OCl/Au NCs异质结表现出优异的光催化降解有机物性能,其降解速率是纯Bi OCl的3倍。这为开发高性能MNCs光催化剂用于有机污染物降解奠定了坚实的基础。(2)MNCs具有优异光催化抗菌性性能,但易聚集和光稳定性较差等问题限制了MNCs的光动力抗菌应用。www.selleck.cn/products/VX-765本课题通过配位辅助自组装,将Ag_(28)Au_1-DHLA_(12)封装到沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)内部,构建了Ag_(28)Au_1-DHLA_(12)@ZIF-8复合光催化抗菌剂。研究发现ZIF-8壳层可以限制Ag_(28)Au_1-DHLA_(12)的迁移和聚集,从而有效地提高了Ag_(28)Au_1-DHLA_(12)稳定性,使其能够在20 min内消灭99.9%的细菌,研究发现Ag_(28)Au_1-DHLA_(12)@ZIF-8的优异抗菌性能来自于其高的ROS产量(H_2O_2产量为520μM,是ZIF-8与Ag_(28)Au_1-DHLA_(12)产量的9倍),产生的ROS具有强的氧化性,可以破坏细菌的结构,从而实现高效杀灭细菌。本课题为开发高效的MNCs基纳米抗菌剂提供了参考。(3)对于光生空穴的累积导致MNCs载流子复合效高以及光稳定性差等问题,本课题将Au Ag NCs交联在聚乙烯亚胺(BPEI)功能化的C_3N_4表面,制备了C_3N_4-BPEI@Au Ag NCs纳米复合材料。其中,BPEI可以为空穴牺牲剂,可以还原反应中产生的h~+,从而提高光bio-based polymer催化剂的稳定性进而提高催化能力。另外,C_3N_4-BPEI与Au Ag NCs形成的酰胺键提高了Au Ag NCs光稳定性,促进了电荷转移。结果表明,所制备的C_3N_4-BPEI@Au Ag NCs复合材料的H_2O_2产量为82μM是C_3N_4(22.8μM)的3.5倍。本课题为提高MNCs的稳定性及光催化产H_2O_2提供了借鉴。