中國粉體網(wǎng)12月3日訊  在國家自然科學(xué)基金的支持下，北京航空航天大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院的郭林教授帶領(lǐng)研究小組探索出一條制備具有規(guī)則形貌的空心非晶金屬氫氧化物納米材料的路線，同時實(shí)現(xiàn)了對產(chǎn)物元素成分、尺寸大小、殼壁厚度、外部形貌構(gòu)型等的調(diào)控。這是迄今為止國內(nèi)報道的第一例實(shí)現(xiàn)可控制備具有規(guī)則形貌的非晶納米材料的方法。該成果最近發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上。

    眾所周知，對于納米材料，其形貌結(jié)構(gòu)對于性能有著至關(guān)重要的作用。非晶材料由于原子排布的長程無序而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)上的各項(xiàng)同性，但普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為設(shè)計其結(jié)構(gòu)仍能使其性能優(yōu)化。但不可忽視的問題在于，某一種制備方法只能獲得特定結(jié)構(gòu)的非晶納米材料， 現(xiàn)階段的非晶合成難以制備出規(guī)則形貌的非晶納米材料, 更難實(shí)現(xiàn)形貌調(diào)控。針對這個科學(xué)難點(diǎn)，該研究小組利用模板法，把軟硬酸堿理論成功的運(yùn)用到合成體系當(dāng)中，提出對犧牲模板進(jìn)行“配位刻蝕”的新理念。 利用這種合成路線，即可得到空心金屬氫氧化物納米材料，產(chǎn)物具有非晶和形貌規(guī)則的特點(diǎn)，另外還能對納米材料的元素成分（Mn、Fe、Co、Ni、Zn等）、尺寸大小、外部形貌構(gòu)型以及殼壁厚度等進(jìn)行調(diào)控，展示了這種對犧牲模板進(jìn)行“配位刻蝕”從而制備空心納米結(jié)構(gòu)的概念和方法的普適性。

    非晶材料的最主要的特點(diǎn)是晶格中有很多缺陷，而且材料表面會有許多配位不飽和的原子和活性位點(diǎn)。因此，非晶材料能相對的提高質(zhì)子的擴(kuò)散傳輸速率，有利于其作為電極修飾材料而應(yīng)用于電傳感器。 該研究小組選取立方狀氫氧化鎳非晶空心納米結(jié)構(gòu)作為電極修飾材料，對葡萄糖的電傳感性能進(jìn)行了研究。測試結(jié)果顯示其電傳感性能優(yōu)異，具有比靈敏度高、檢測下限低、檢測范圍寬、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性較好的特點(diǎn)，有望成為新型的葡萄糖電傳感材料而進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。該研究工作以封面的形式發(fā)表在Small上。

    此外，該研究小組一直致力于研究過渡金屬及其化合物納米材料的合成、形成機(jī)理與相關(guān)特性，取得了一系列創(chuàng)新性的研究成果。如最近可控的合成了具有特殊凹多面體形貌的沙漏狀氫氧化鎳納米材料， 并對三種形貌的沙漏狀納米材料的形成與演變機(jī)理進(jìn)行了討論。另外，相對于商用氫氧化鎳，三種形貌的沙漏狀氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)均顯示較好的對L-組氨酸的電催化活性—擁有較寬的檢測范圍和較低的檢測限。該研究小組還深入的研究了納米材料的結(jié)構(gòu)與其性能間的關(guān)系：沙漏狀氫氧化鎳納米材料的電催化活性不僅受其外部形貌影響，也決定于其內(nèi)部晶體的結(jié)晶度。外部形貌越簡單并且內(nèi)部所含堆垛層錯越多，那么氫氧化鎳材料的電催化性能越好。六角沙漏狀氫氧化鎳納米材料在作為生物傳感器進(jìn)行實(shí)際生物樣品測試時，顯示出了很好的靈敏度和選擇性。研究結(jié)果為設(shè)計新穎的、優(yōu)良的和形貌可控的電催化材料提供了合成思路。該研究工作也被雜志Chem. Eur. J.選為VIP文章以封面的形式進(jìn)行了報道。