中國科大在《Chemical Reviews》發(fā)表有關(guān)納米材料的穩(wěn)定性和反應(yīng)性的評述
近日，國際頂級化學(xué)綜述期刊美國化學(xué)會Chemical Reviews發(fā)表了我院俞書宏課題組受邀撰寫的評述論文“Stability and Reactivity: Positive and Negative Aspects for Nanoparticle Processing”（Chem. Rev. 2018, 118, 3209-3250），全面總結(jié)了國際上關(guān)于納米材料穩(wěn)定性和反應(yīng)性研究領(lǐng)域取得的研究進(jìn)展，闡述了作者對納米材料穩(wěn)定性和反應(yīng)性研究的認(rèn)識和理解，提出了今后有關(guān)納米材料穩(wěn)定性和反應(yīng)性研究的建議和今后值得關(guān)注的科學(xué)問題。論文的第一作者為我校博士后徐亮。
納米材料高的表面能使其具有雙重特性，即低的穩(wěn)定性和高的反應(yīng)性。一方面，由于其高的反應(yīng)性，納米材料可以通過溫和的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程制備功能納米材料；另一方面，納米材料高的反應(yīng)性也會導(dǎo)致納米材料低的穩(wěn)定性。例如，納米材料在使用的過程中很容易被氧化。事實(shí)上，納米顆粒的穩(wěn)定性和反應(yīng)性構(gòu)成了一對矛盾的統(tǒng)一體。盡管納米顆粒的氧化會導(dǎo)致材料性能的衰減，但是氧化刻蝕卻是以“Top-down”方式加工納米材料的良好手段。近年來，俞書宏教授課題組圍繞納米材料的反應(yīng)性和穩(wěn)定性開展了較系統(tǒng)的研究。該課題組發(fā)展了宏量制備具有高反應(yīng)活性的超細(xì)碲納米線的技術(shù)，研究了其穩(wěn)定性和化學(xué)反應(yīng)性，以其為模板成功研制了一系列功能納米線材料，例如三元或多元金屬-硒-碲合金納米線、鉑、鈀、金、碲化鉍、碲化鎘、碲化鉛、碲化銀、碳質(zhì)納米纖維及其復(fù)合物等，探索了此類材料在催化和能量轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的應(yīng)用（Science Advances 2015, 1, e1500714; Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1450–1461; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 5890–5895; J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7862–7868; Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 6396−6400; Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 11495−11500; Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 7472-7476; Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 7420–7425; Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5101–5105; Adv. Mater. 2011, 23, 1467–1471; Adv. Mater. 2010, 22, 3925–3937; Adv. Mater. 2009, 21, 1850–1854）。
在該評述論文中，在基本概念部分，主要介紹了“懸鍵”和表面化學(xué)微環(huán)境這兩個(gè)概念，并闡述了“懸鍵”和表面化學(xué)微環(huán)境與納米材料穩(wěn)定性和反應(yīng)性之間的關(guān)聯(lián)性；從四個(gè)方面具體討論納米顆粒的穩(wěn)定性和反應(yīng)性：分散穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性與反應(yīng)性；在有關(guān)納米材料的實(shí)際應(yīng)用方面，作者主要從納米器件、生物醫(yī)藥和環(huán)境的角度討論納米材料在不同應(yīng)用條件下的穩(wěn)定性和反應(yīng)性。最后，提出了有關(guān)納米材料穩(wěn)定性和反應(yīng)性研究的建議。指出，原位的定量表征將有利于更深入和清晰地理解納米材料的變化過程，將有助于客觀和定量地評估納米材料的穩(wěn)定性和反應(yīng)性；在實(shí)際應(yīng)用過程中納米材料的穩(wěn)定性和反應(yīng)性不僅與其自身密切相關(guān)也強(qiáng)烈依賴其它影響因素，例如納米材料整體的組織結(jié)構(gòu)、用于分散和負(fù)載納米材料的物質(zhì)、使用過程中的氣氛、溫度、濕度等。
上述研究受到國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體、科技部、中國科學(xué)院納米科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心、合肥大科學(xué)中心、中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目的支持。
附文章鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.7b00208
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