我院在構(gòu)筑中空納米結(jié)構(gòu)材料研究上取得重要進(jìn)展
時(shí)間：2021-04-13 01:02:03學(xué)院：食品與生物工程學(xué)院學(xué)校：合肥工業(yè)大學(xué)
? ?中空納米材料是一類在固體殼內(nèi)具有空隙的納米粒子，具有較大的比表面積、低密度和豐富的內(nèi)部空間，已經(jīng)在藥物控制釋放、電池、超級(jí)電容器和能源催化等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。金屬硫化物空心納米結(jié)構(gòu)由于其具有優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，光照下可產(chǎn)生大量的活性氧自由基，可被用于光控制化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療腫瘤，光催化降解難分解有機(jī)污染物以及作為藥物載體用于藥物緩控制釋放等，在納米醫(yī)學(xué)、能源以及環(huán)境化學(xué)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。宏量制備金屬硫化物的空心球是該類材料廣泛應(yīng)用的一大瓶頸。
? ?我院錢海生教授課題組在前期工作的基礎(chǔ)上（Applied Catalysis B: Environmental 2018, 224, 854-862）成功地規(guī)?；苽淞艘环N單分散性好、尺寸均一的高質(zhì)量介孔ZnS納米球，并以此納米球作為模板通過犧牲模板法開發(fā)了一種可規(guī)模化制備金屬硫化物空心球的普適合成方法。目前，該課題組利用這種方法已經(jīng)成功制備出了CuS、Ag2S和Bi2S3等一系列二元金屬硫化物空心球，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)空心球殼層厚度可調(diào)控化。課題組在合成系列二元金屬硫化物的基礎(chǔ)上，還成功實(shí)現(xiàn)了三元金屬硫化物ZnxCd1-xS空心球的制備。該課題組與浙江師范大學(xué)胡勇教授團(tuán)隊(duì)合作，通過調(diào)控反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，進(jìn)一步制備了雙殼結(jié)構(gòu)的ZnxCd1-xS空心球。相關(guān)成果以《Scalable fabrication of ZnxCd1-xS double-shell hollow nanospheres for highly efficient hydrogen production》為題，于2018年8月13日發(fā)表在《應(yīng)用催化B：環(huán)境》上（Applied Catalysis B: Environmental 2018, 239, 309-316）影響因子11.698，我院2016級(jí)碩士研究生張晨陽同學(xué)、浙江師范大學(xué)2016級(jí)碩士研究生劉歡歡同學(xué)和我院2018級(jí)博士研究生王婉妮同學(xué)為該文的共同第一作者。
? ?相對(duì)于其它的合成策略與方法，這種金屬硫化物空心納米結(jié)構(gòu)的制備方法具有普適性且可以調(diào)節(jié)材料的組成與微結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物的比例以及反應(yīng)的參數(shù)，可以制備單殼層與雙殼層ZnxCd1-xS合金空心球，并成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙殼ZnxCd1-xS空心球殼間距的調(diào)控。研究結(jié)果表明：雙殼結(jié)構(gòu)的ZnxCd1-xS空心球能夠更好的吸收利用光能和提供更多的活性反應(yīng)位點(diǎn)，提高了ZnxCd1-xS的催化性能，凸顯了雙殼空心球的優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)上述系列硫化物空心球材料表面進(jìn)行修飾后，這些中空納米材料有望在化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療腫瘤、抗菌、能源以及環(huán)境化學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
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圖1. 系列單殼二元金屬硫化物的透射電鏡照片
? 圖2. 單殼三元金屬硫化物ZnxCd1-xS的形貌與結(jié)構(gòu)表征
圖3. 雙殼三元金屬硫化物ZnxCd1-xS的形貌與結(jié)構(gòu)表征
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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?錢海生 文/圖
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