热血江湖

软化学调控亚稳态金属硫族化合物纳米结构研究取得新进展

发布时间:2020-05-21

    近日,英国(guo)皇家化学(xue)(xue)(xue)会《化学(xue)(xue)(xue)会评论》以“Tutorial Review”的(de)(de)形式发表了中国(guo)科学(xue)(xue)(xue)技术大学(xue)(xue)(xue)俞书(shu)宏院士课题组受(shou)邀(yao)撰写的(de)(de)评述(shu)论文(wen)“Soft chemistry of metastable metal chalcogenide nanomaterials”(Chem. Soc. Rev. 2021, DOI: 10.1039/d0cs00881h),阐述(shu)了利用“软化学(xue)(xue)(xue)”反(fan)应策略对(dui)亚(ya)稳(wen)态金属硫族化合(he)物纳米结构进行(xing)物理(li)化学(xue)(xue)(xue)调(diao)控的(de)(de)研究(jiu)进展。

亚稳态金属硫族化(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)纳米(mi)材(cai)料(liao)具(ju)有(you)丰富(fu)的(de)(de)组分(fen)和晶(jing)相,可(ke)调的(de)(de)电(dian)子结构,而(er)且(qie)易(yi)于(yu)发(fa)生各种化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)转(zhuan)化(hua)(hua)(hua),这(zhei)为探(tan)究和发(fa)展(zhan)纳米(mi)尺(chi)度的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)调控策略提(ti)供(gong)了崭新的(de)(de)视角和广阔的(de)(de)平(ping)台(tai)。软化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)调控指(zhi)的(de)(de)是在(zai)不完全破(po)坏原(yuan)有(you)特(te)征的(de)(de)前提(ti)下,实(shi)现(xian)(xian)可(ke)控的(de)(de)转(zhuan)化(hua)(hua)(hua)或基于(yu)此构筑更高级的(de)(de)结构。软化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)反应(ying)通常(chang)在(zai)温和条件(jian)下进(jin)(jin)行,因而(er)易(yi)于(yu)实(shi)现(xian)(xian)对化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)反应(ying)过程和机(ji)理(li)的(de)(de)调控,从而(er)可(ke)以根据(ju)需要(yao)控制反应(ying)参(can)数,对产物(wu)(wu)的(de)(de)组分(fen)和结构进(jin)(jin)行设计,进(jin)(jin)而(er)达到裁(cai)剪其物(wu)(wu)理(li)化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)性(xing)质的(de)(de)目的(de)(de)。

    近年来,俞书宏院(yuan)士(shi)课题组围(wei)绕亚稳态(tai)金属硫(liu)族(zu)化合物(wu)纳(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)材料的(de)(de)(de)“软(ruan)化学”调(diao)控(kong)开(kai)展(zhan)(zhan)了系统的(de)(de)(de)研究。研究人员发展(zhan)(zhan)了硫(liu)化铜基异(yi)质纳(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)结(jie)构(gou)(gou)的(de)(de)(de)精准合成(Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6365; J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12913),并拓展(zhan)(zhan)到多元铜基硫(liu)族(zu)纳(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)晶的(de)(de)(de)组分(fen)和(he)晶相(xiang)控(kong)制(zhi)(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138,5576; Nat. Commun. 2020, 11, 5194);利用(yong)内在(zai)热转换(huan)反应(ying)和(he)配体驱(qu)动的(de)(de)(de)化学还原合成银(yin)基硫(liu)族(zu)纳(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)晶及其异(yi)质纳(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)结(jie)构(gou)(gou)的(de)(de)(de)路径(Small 2013, 9, 3765; J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 5390);分(fen)别提出(chu)了区域(yu)选择性(xing)生长方(fang)(fang)法(fa)和(he)“脉冲式轴向(xiang)外延生长”方(fang)(fang)法(fa)连续催(cui)化生长成功(gong)合成了手性(xing)II–VI族(zu)半导(dao)体基异(yi)质纳(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)结(jie)构(gou)(gou)、尺寸和(he)结(jie)构(gou)(gou)可调(diao)的(de)(de)(de)一维胶(jiao)体量子点-纳(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)线(xian)分(fen)段异(yi)质结(jie)(Nat. Nanotechnol. 2020, 15, 192; Nat. Commun. 2018, 9, 4947);发展(zhan)(zhan)了二元软(ruan)模板法(fa)控(kong)制(zhi)合成硒(xi)化镍超细纳(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)线(xian)的(de)(de)(de)新方(fang)(fang)法(fa)(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4020),实现(xian)了硫(liu)化镍基异(yi)质纳(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)结(jie)构(gou)(gou)维度和(he)物(wu)相(xiang)的(de)(de)(de)可控(kong)合成(CCS Chem.2021, 3, 58);提出(chu)了磷掺杂(za)和(he)碱加热诱导(dao)硒(xi)化钴(gu)从立方(fang)(fang)相(xiang)向(xiang)正交相(xiang)的(de)(de)(de)晶相(xiang)转变策略(Nat. Commun. 2018, 9, 2533; Nat. Commun. 2019, 1, 5338)。进一步探(tan)索(suo)了这些材料在(zai)催(cui)化和(he)能量转换(huan)等领域(yu)的(de)(de)(de)应(ying)用(yong)。

    在该评述论文中,作者详细(xi)分析(xi)了金(jin)属(shu)硫(liu)族(zu)(zu)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)纳(na)米结构(gou)(gou)亚(ya)(ya)稳(wen)(wen)特(te)性的(de)(de)具体表现形式,如(ru)离子的(de)(de)迁移和(he)空位、热不稳(wen)(wen)定(ding)性和(he)结构(gou)(gou)不稳(wen)(wen)定(ding)性、化(hua)(hua)学(xue)反应(ying)活性和(he)晶(jing)相(xiang)转(zhuan)变,以(yi)(yi)及基于以(yi)(yi)上特(te)征设计(ji)相(xiang)应(ying)的(de)(de)“软化(hua)(hua)学(xue)反应(ying)”路径,包括离子交换(huan)、催化(hua)(hua)生长、分离或(huo)耦合、模(mo)板嫁接(jie)或(huo)化(hua)(hua)学(xue)转(zhuan)化(hua)(hua)及晶(jing)相(xiang)的(de)(de)稳(wen)(wen)定(ding)或(huo)构(gou)(gou)建。作者重点介绍了利用以(yi)(yi)上设计(ji)原则和(he)转(zhuan)化(hua)(hua)规律对(dui)亚(ya)(ya)稳(wen)(wen)态(tai)金(jin)属(shu)硫(liu)族(zu)(zu)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)纳(na)米结构(gou)(gou)进行(xing)合成、修(xiu)饰和(he)功能化(hua)(hua)的(de)(de)最新进展。最后,作者对(dui)亚(ya)(ya)稳(wen)(wen)态(tai)金(jin)属(shu)硫(liu)族(zu)(zu)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)纳(na)米结构(gou)(gou)“软化(hua)(hua)学(xue)”调控研究(jiu)的(de)(de)未来(lai)发展进行(xing)了展望(wang),并提(ti)出了对(dui)这个(ge)领(ling)域主要存在的(de)(de)机(ji)遇及挑战的(de)(de)个(ge)人见解。

    上述研究受到国家(jia)(jia)自然科(ke)学基金委(wei)创新研究群(qun)体、重点项目(mu)、中国科(ke)学院前(qian)沿科(ke)学重点研究项目(mu)、合肥(fei)(fei)综合性国家(jia)(jia)科(ke)学中心、合肥(fei)(fei)大(da)科(ke)学中心的支持。

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