加氢过程在化学工业中具有重要意义。约有25%的化学转化过程至少涉及一步加氢过程，其中多相催化扮演重要角色。多相催化剂的多分散性，使原子水平建立明确构-效关系以及原子精确的调控和创制多相催化剂面临巨大挑战。金属纳米团簇原子精确的组成和结构，为解决这一挑战提供了理想平台。精准可控合成是关键。
万贤楷课题组长期致力于金属纳米团簇精准合成及催化应用研究。近日以大π共轭的芳基乙炔（ArC≡CH）为保护配体，采用直接还原前驱体法，成功高产率（56%）合成、并单晶测定了 [Au40(ArC≡C)22](Et4N)2（Au40）纳米团簇。Au40/TiO2多相催化剂可实现在水相中无碱条件下（80℃，H2 10 bar），对H2选择性加氢羰基取代硝基芳烃表现优异的催化性能（100%的选择性与转化率）。其转化数（TON）和转化频率（TOF）分别为达到335,569，5829 h−1，比常用的Au/TiO2多相催化体系高出一个数量级，表明团簇催化具有较大的应用价值。理论计算与结构分析表明，Au40优异的催化性能得益于其独特的超原子电子结构、表面丰富的可接触ArC≡C-Au-C≡CAr低配位Au中心以及炔配体的立体空间位阻效应的协同作用，原子水平建立了明确构-效关系。该工作为优异H2选择性加氢多相催化剂的理性设计与精准创制提供重要信息和新思路。
该研究以“Atomically precise gold nanocluster boosting selective hydrogenation of nitroarene by H2 in water”为题发表于Nat. Commun.。四川大学为第一单位，化学学院万贤楷研究员为第一通讯作者，四川大学博士研究生赖潇潇和宁夏大学魏建宇博士为论文共同第一作者。感谢国家自然科学基金委、四川大学的经费支持；同时感谢化学学院测试平台以及四川大学分析测试中心在表征测试方面提供的帮助和支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-63124-8
