第10族金属（Ni、Pd、Pt等）是非常重要的过渡金属，尤其是周期表中联结镍和铂的钯在催化领域引起了广泛关注，多个工业实际应用案例以及2010年度诺贝尔化学奖授予“钯催化交叉偶联反应”就是很好的证明。Pd配合物和Pd纳米材料都可以作为优良的催化剂。然而，对于经典Pd纳米材料，其多分散性阻碍了构效关系的深入研究，影响了对其功能的迭代改进。基于这一情况，中科院固体物理所伍志鲲课题组在约十年前就开始对硫醇保护的10族金属纳米团簇（11族金属纳米团簇的类似物）展开了研究。遗憾的是，使用之前的金、银纳米团簇合成方法未能成功合成具有还原态的第10族金属纳米团簇，却获得了皇冠状结构的配合物，非常稳定，不易受酸、碱、氧、NaBH₄和掺杂等因素的影响。其他小组也为此付出了努力，获得了还原态的钯纳米团簇，但这些产物是多分布的（混合物）。合成单分布的还原态Pd纳米团簇构成一个重大挑战，摆在科研工作者面前。

建立在前期合成工作基础和对反应动力学和热力学的调控上，伍志鲲课题组发展了一种新的合成方法，成功合成了一种单分散的、硫醇保护的还原性Pd纳米团簇，并主要通过质谱和单晶X射线衍射（SCXRD）鉴定了其原子组成和结构。其核心由八个Pd原子和一个间隙B原子组成，保护层由六个2,4-DMBT、三个PPh₂和两个PPh₃配体组成（图1a）。从另一个角度来看，内核由两个Pd₄四面体（图1b和d）和一个中间有间隙B原子的Pd₆三角棱柱组成（图1c）。两个Pd₄四面体可被视为通过与Pd₆三角棱柱的顶部和底部表面共享一个Pd₃三角形（图1e）。Pd₆三棱柱中心的间隙B原子对Pd-Pd金属键的形成有明显的影响。所获得的Pd纳米团簇中八个Pd原子的总电荷状态为+6，因为插入的B带+3电荷，而表面-SR、PPh₃和PPh₂分别带-1、0、-1电荷（Z = –（+3 – 1 x 6 – 1 x 3 + 2 x 0）= +6）。因此，每个Pd的平均电荷态为+0.75，接近于还原态的第11组金属纳米团簇中金属的平均电荷状态（0<q<1），表明所获得的团簇是还原态的Pd纳米团簇。

这种特殊的结构和价态暗示着Pd₈纳米团簇是一种良好的模型催化剂。通过与中科院过程所杨军课题组的合作，相关科研人员开展了电催化还原氧气研究。为了对比，Pd₂配合物和~1.4 nm钯纳米粒子（NPs）被合成出来。相对于Pd₂配合物、Pd NPs甚至商用Pt/C催化剂，Pd₈纳米团簇显示了ORR的最大正起始电位（1.0 V）（前面三个分别为0.88 V、0.97 V、0.98 V）。此外，Pd₈纳米团簇的半波电位（0.90 V）大于Pd₂配合物（0.75 V）、Pd NPs（0.87 V）和商用Pt/C催化剂（0.86 V），表明Pd₈纳米团簇对ORR的效率最高。在面积活性和质量活性对比中，也发现Pd₈纳米团簇具有最佳的电催化活性。通过理论计算表明Pd团簇中钯原子上的电荷（+0.75）有利于ORR，归因于具有适量电荷的钯原子对反应中间体具有良好的吸附（活化）和解吸平衡。此外，还发现单个活性位点可避免生成氧桥中间体，有利于氧还原反应，为单原子催化剂在该类反应中有较高的催化活性提供了一个诠释，对后续催化研究具有重要的启发。