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chemphys

铁杆木虫 (知名作家)

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[交流] 纳米结构可控制备和组装上取得重要进展

最近，中科院上海硅酸盐研究所高濂研究员领导的课题组在纳米结构可控制备和组装上取得重要进展。他们通过调节表面活性剂的形状和尺寸可控制备了不同尺寸的六个外表面均为{100}晶面的氧化铈纳米立方块，并且实现了这些纳米立方块的定向自组装。这一研究成果将发表在7月26日出版的国际著名期刊《美国化学会会志》（Journal of the American Chemical Society）上。期刊的三位审稿人均对该工作的意义给予了高度评价，指出：“该文报道了一种有趣的氧化铈纳米立方块的定向自组装结构”， “这种定向纳米结构对于理解纳米材料的结晶学特点和探索纳米晶在催化、磁学、纳电子学领域的应用都非常重要”。

氧化铈（CeO2）作为一种重要的稀土材料，在催化制氢，汽车尾气处理，燃料电池，抛光剂等领域有重要应用。由于块体氧化铈的（100）面是一种极化的表面，因而不稳定，在实验上很难存在，除非通过表面重构。而这些特点又使得氧化铈的（100）面具有比（110）、（111）面更高的活性。该课题组在实验中获得的这些纳米立方块却具有六个{100}表面，并且很容易通过表面偶极作用而自组装成有序结构。这种（100）定向自组装单层的成功获得为氧化铈的（100）表面的获得提供了一条崭新的途径。并且，他们在实验中发现，“定向聚集”的晶体生长机理存在于纳米颗粒的合成体系中。通过控制实验条件，一次颗粒定向聚集生长的结果既可以形成均匀的大尺寸纳米立方块，也可以形成高度各向异性的一维纳米棒，甚至“介晶”（mesocrystal）结构。这种纳米晶的形成机理为纳米晶的掺杂和异质纳米结构的制备开辟了一种新的方法和理论支持。