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小波app官网入口:科研进展|小波app官网入口刘朋昕课题组发现晶化新机制

时间:2024-11-04浏览:10设置


认识材料生长的分子机制对于功能材料的合理设计、合成和优化至关重要。近日,小波app官网入口小波app官网入口刘朋昕课题组(模型材料与表面化学实验室)发现了一种二维二氧化钛纳米晶体的生长机制,进而提出一种新的材料晶化路径,即通过一维分子链的定向附着实现二维纳米片的生长。该研究发表于国际学术期刊Nano Letters。


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图1. 一维分子链的定向附着实现二维纳米片的生长

二氧化钛是一种常见的金属氧化物,工业上被广泛用作颜料、催化剂载体和半导体等。二氧化钛材料的形貌和晶相决定了其表面结构和能带结构,进一步决定了其各类应用性能。2010年,清华大学王训教授组报道了一种二维青铜相二氧化钛纳米片(TiO2(B) NS)的合成方法,该材料的亚稳晶相和超薄结构引起了储能、催化、生物等领域研究者的广泛关注。然而,该材料的生长机制尚不明确,不仅难以用已知的各种晶化理论解释,也阻碍了对其结构和性能的理性调控。

刘朋昕团队发现:一种一维链状的(Ti-2EG)n金属有机配位聚合物可以在水热条件下生长成TiO2(B) NS,且这种聚合物也是使用其他钛源合成TiO2(B) NS的必经中间体。基于此,团队提出了一种新的一维到二维的定向附着(1D-to-2D oriented attachment)晶体生长机理 (图2)。这一机理在传统的单体-单体附着(monomer-by-monomer addition)与非传统的晶体定向附着(oriented attachment)之间建立起联系。该工作在前期研究二氧化钛液相相变的基础上,进一步阐述了二氧化钛纳米材料生长的分子机理。刘朋昕教授将本项成果描述为“其课题组在钛的溶液化学研究中的‘第二块拼图’”。这一系列的研究工作为纳米材料的表面化学研究提供了新思路。


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图2. (Ti-2EG)n聚合物转化为TiO2(B) NS的机理示意图

小波app官网入口2023级博士研究生吴烦为本项研究的第一作者,刘朋昕教授为通讯作者。小波app官网入口为唯一完成单位。


论文标题:

Crystallization of 2D TiO2 Nanosheets via Oriented Attachment of 1D Coordination Polymer


论文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c04084

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