多金属氧酸盐（POM）团簇可控组装为有序超结构，为开发先进催化材料提供了一条有效途径。然而，POM团簇的表面性质如何调控组装过程并进一步影响其催化性能，仍然缺乏清晰的认识。建立从分子表面化学到宏观催化性质的关联，是实现簇基功能材料理性设计的关键挑战。

清华大学王训教授、林艳教授与福州大学郑寿添教授、高萍教授等人合作，通过表面化学精准调控实现多金属氧簇二维超结构的定向组装，揭示了表面电荷与配体分布对组装对称性的调控机制，并大幅强化丙烯电环氧化催化性能，为高性能簇基电催化材料的理性设计提供了全新范式。

针对该团队对于二维纳米片层数、厚度及配体排列状态精确表征的研究需求，能谱分析平台采用原子力显微镜（AFM）技术，对两种二维纳米片的厚度进行了精确测量。AFM结果显示，Mn₂PW₁₀ NS和MnPW₁₁ NS均为单层结构，表面配体因空间拥挤和界面相互作用而未能完全伸展。同时，AFM表征发现两者在形貌和组装层级上存在差异，进一步证实了其不同的组装模式与表面化学环境。AFM在亚纳米尺度超结构表征中展现了独特优势，尤其是对厚度、形貌、组装层级的定量判断，为理解表面化学调控组装机制提供了直接的形貌学证据。

该成果以“Directing the Two-Dimensional Assembly of Polyoxometalates via Surface Chemistry”为题发表在Journal of the American Chemical Society（doi.org/10.1021/jacs.6c01438）上。

图1 王训教授团队表面化学调控POM二维组装研究成果截图