实现对常用无机材料形貌的精确控制丨上大环化学院吴明红教授团队在Nature Chemistry发表研究成果

近日，上海大学环境与化学工程学院吴明红教授团队在化学领域顶级期刊《Nature Chemistry》发表题为《Morphology tuning of inorganic nanomaterials grown by precipitation through control of electrolytic dissociation and supersaturation》（控制沉淀过程中的电离和过饱和度以调控无机纳米颗粒形貌）的重要研究成果。

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在传统纳米合成领域中，表面活性剂，有机溶剂，硬软模板经常被用来合成各种形貌的纳米颗粒。这些纳米颗粒的合成过程中经常需要在高温高压，或者缓慢的溶剂热过程中进行，难以大量快速的合成。另外，沉淀反应虽同样作为一种被人所熟知的可大量合成无机颗粒的方法，却因为反应速度太快，难以对不同形貌进行精确控制。因此，利用沉淀法精确控制材料的形貌是一项非常重要的研究。有鉴于此，吴明红教授团队联合澳大利亚伍伦贡大学和南开大学相关研究团队，发展了一种通过控制沉淀剂的电离常数和溶液过饱度的通用方法，实现了对大部分常用无机材料的一维、二维、和三维形貌的精确控制。

研究人员基于不同材料的溶度积常数, 选择了具有不同的解离常数的沉淀剂与金属阳离子发生沉淀反应。这些不同的沉淀剂涵盖强电解质和弱电解质。研究发现，具有较低解离常数的弱电解质更有利于材料的异向生长，比如一维和二维材料，而可以完全解离的强电解质更有利于同向三维材料的生长。

研究人员通过进一步研究分析发现，当沉淀剂是弱电解质时，一维材料更倾向于在低过饱度下生长，而二维材料更有利于在高过饱和度下生长。当沉淀剂是强电解质时，将溶液过饱和度调控至较低值时，材料易于长成具有形貌的三维颗粒，反之，当溶液过饱和很高时，材料将生成不定型的小颗粒。

这项研究工作的成果将在能源储存和转化以及更多的材料领域中凸显其应用价值，并且将有助于系统地对液相法合成不同形貌有进一步理解。

项目负责人

吴明红教授长期从事环境保护领域中的基础理论与工程应用研究，在污染检测分析及高效治理、环保功能材料研制等方向取得了一系列创新性成果。创建了应用电子束辐照及纳米材料催化技术处理污染物的理论和方法，并成功实现了产业化。开辟了把系列无机和复合纳米材料应用于环境污染物检测的新领域，成功应用于大气污染和人体健康研究。近年来，负责承担了包括国家自然科学基金重点项目、国家“十一五”科技支撑计划、上海市重大项目以及多项国家自然科学基金项目的研究工作，获国家发明专利30多项，出版专著3部，在Nature、Nature Chemistry、Nature Communications、Chemical Reviews、Advanced Materials等国际学术刊物上发表论文200多篇，论文SCI他引10000多次。相关研究成果获国家自然科学二等奖2项、第九届光华工程科技奖、上海市自然科学一等奖１项、上海市科技进步奖1项、其他省部级科技进步一等奖1项、二等奖3项，上海市教学成果特等奖1项。

论文链接：

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图文来源|上海大学公众号

图文排版| 陈钰锟

审核| 王婧雯