近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、大連光源科學(xué)研究室研究員江凌團(tuán)隊(duì)，與復(fù)旦大學(xué)教授周鳴飛團(tuán)隊(duì)合作，利用自主研制的基于大連相干光源的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)裝置，在中性鈦羰基化合物中發(fā)現(xiàn)了碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)，突破了人們對(duì)激光濺射只能制備同質(zhì)金屬羰基化合物的認(rèn)知，從全新的角度詮釋了金屬對(duì)一氧化碳的插入反應(yīng)機(jī)制。

金屬羰基化合物在費(fèi)托反應(yīng)和醇合成等能源催化過(guò)程中起重要作用。激光濺射是制備金屬羰基化合物的最有效方法之一，科學(xué)家們利用該方法得到的產(chǎn)物通常是同質(zhì)金屬羰基化合物M(CO)n。離子型金屬羰基化合物比較容易制備和質(zhì)量選擇，研究廣泛。然而，中性金屬羰基化合物由于缺乏電荷，難于探測(cè)和質(zhì)量選擇，實(shí)驗(yàn)研究非常困難。為實(shí)現(xiàn)對(duì)中性金屬羰基化合物的精準(zhǔn)探測(cè)和結(jié)構(gòu)解析，江凌團(tuán)隊(duì)近年來(lái)在相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展研究上取得進(jìn)展，自主研制了高通量的激光濺射團(tuán)簇源，建立了基于大連相干光源的紅外+極紫外（IR+VUV）雙共振中性金屬團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)方法（Review of Scientific Instruments，2020），實(shí)現(xiàn)了金屬化合物的高靈敏探測(cè)及結(jié)構(gòu)表征研究，對(duì)詮釋催化反應(yīng)機(jī)制具有重要作用。

近日，江凌與周鳴飛團(tuán)隊(duì)利用自主研制的IR+VUV中性金屬團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)裝置，研究了中性金屬鈦與一氧化碳的反應(yīng)機(jī)理。研究表明，所測(cè)產(chǎn)物均含有新穎的OTi(CCO)(CO)n-2結(jié)構(gòu)。該研究發(fā)現(xiàn)了碳-碳偶聯(lián)的CCO基元，揭示了CO活化的新機(jī)制，突破了人們對(duì)激光濺射只能制備同質(zhì)金屬羰基化合物的認(rèn)知，為研究單金屬中心插入CO的微觀機(jī)理提供了新思路，對(duì)CO活化和轉(zhuǎn)化等基礎(chǔ)和應(yīng)用研究具有重要意義。

由于大連相干光源的波長(zhǎng)范圍涵蓋了大多數(shù)中性分子和團(tuán)簇的第一電離勢(shì)，因此，基于大連相干光源的IR+VUV中性金屬團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)方法，為開(kāi)展各類(lèi)中性金屬與能源分子（如CO、CO2、H2O、NH3、CH4、C3H8等）的反應(yīng)機(jī)制、催化反應(yīng)中間體和自由基的探測(cè)等科學(xué)研究開(kāi)啟了一扇窗戶(hù)。

相關(guān)成果發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)“動(dòng)態(tài)化學(xué)前沿研究”科學(xué)中心項(xiàng)目、“團(tuán)簇構(gòu)造、功能及多級(jí)演化”重大研究計(jì)劃重點(diǎn)支持項(xiàng)目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（B類(lèi)）“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、大連化物所大連相干光源專(zhuān)項(xiàng)基金等的資助。

大連化物所利用大連光源在中性金屬羰基化合物中發(fā)現(xiàn)碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)