納米異質結構制備的案例
南京林大《AFM》：一種綠色溫和的方法制備高比表面積納米結構！
具體地說，纖維素酶對纖維素的水解導致在木材衍生的中空管狀細胞中均勻地形成中孔和微孔，從而形成分級多孔結構。所獲得的電極顯示出1418 m2·g-1的高比表面積，在1.0 mA·cm-2可達到高達384F/g和8.41F cm-2的電容值，高于用于超級電容器的大多數其他碳衍生電極。因此，組裝后的固態繼電器顯示出10.97瓦時每千克的高能量密度和26.33瓦每千克的功率密度，并且在15000次循環后具有86.58%的出色循環穩定性。
這項工作代表了一種綠色和溫和的合成方法，以產生高比表面積的納米結構。
相比之下，以前的報告依賴于使用有害蝕刻劑的苛刻處理條件，因此不僅在能源領域，而且在水處理和光催化方面都具有重要意義。本文預計，酶解處理策略并不局限于椴木，還可以應用于其他種類的木材，以調節其孔結構。（文：SSC）
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展開 哈工大《JMST》：激光輻照下陶瓷/金屬直接鍵合異質界面的制備！
圖
1 氮化硅激光輻照及其與銅鍵合的原理圖
研究發現激光束聚焦在氮化硅陶瓷表面，誘導陶瓷的分解，在基片上形成一層由α-氮化硅納米晶堆疊而成的硅微晶層，在激光照射的表面上硅液凝固形成了硅微晶層。激光照射的硅層(fcc結構)和氮化硅襯底(hcp結構)之間有一個很強的hcp/fcc相干界面，硅微晶和陶瓷襯底與[001]fcc-Si║[0001]hcp-Si3N4和(220)fcc-Si║(100)hcp-Si3N4取向關系有共格界面，這是通過剪切和shuffle型位錯滑移的耦合效應實現的。
展開 納米粒子自組裝制備2D準納米片的普適性方法
【引言】
由組裝納米顆粒(NP)組成的新型2D結構的可控設計帶來了不同的特殊性質和功能，加深了對構建塊組裝行為潛在基礎科學的理解。近幾十年來，研究人員已經廣泛探究了具有來自納米晶體的有序組裝的2D超晶格。迄今為止，組裝的2D結構的制造主要依賴于以嵌段共聚物為模板、Langmuir-Blodgett組裝或者利用傳統的干燥介導的方法。此外，轉移或保存單層或多層2D膜通常需要基底，限制了其獨立性、自由移動性和應用。到目前為止，將NPs排列并形成穩定且獨立的2D納米片而不依靠基底的有關報道較少。此外，由于范德華力、庫侖和偶極相互作用等多種相互作用以及硬球空間填充規則的復雜性，操控多種組分的自組裝甚至比單一組分的自組裝更具挑戰性。
【成果簡介】
近日，湖南大學譚蔚泓院士、陳卓教授(共同通訊作者)等報道了一種通過操縱納米粒子(NPs)的組裝以制備自支撐2D準納米片的簡便方法，并在J. Am. Chem. Soc.上發表了題為“Generalized preparation of 2D quasi-nanosheets via self-assembly of nanoparticles”的研究論文。所得2D產品由數層NP組成，即其厚度僅為幾十納米，但橫向尺寸可達幾微米。因此，該新結構可表示為2D“準納米片(QNS)”。具體而言，可以通過普適的程序將幾種類型的構建塊組裝成2D一元、二元、三元甚至四元QNS。整個組裝過程在溶液中進行，并通過調節NPs周圍配體的濃度來調控。與傳統的組裝技術相比，即使沒有任何基底或模板，上述QNS也顯示出極高的穩定性。無論所處溶劑環境如何(例如水、乙醇、甲醇和己烷)，其都可保持完整數天而無任何解構。
展開 西南交大樊小強研究員團隊CEJ：原位制備Ti3C2Tx/LDH異質結及其在防腐耐磨涂層中的應用
但現有的水性環氧樹脂涂層存在著空間結構孔隙率高、腐蝕介質擴展阻力差、摩擦學性能不佳等缺點，嚴重阻礙了其在實際工程中的進一步應用。前期工作（Progress in Organic Coatings 2019,135,156-167; Carbon 2020,157,217-233; Chemical Engineering Journal,2021,410,128310）表明，將Ti3C2Tx MXene作為二維填料加入水性環氧樹脂涂層中能顯著改善其防腐耐磨性能。但Ti3C2Tx MXene納米片在環氧樹脂中存在著團聚的傾向，不利于發揮復合涂層的防腐耐磨性能，且與環氧樹脂的相容性有待進一步提高。此外，具有高導電性的Ti3C2Tx MXene在與金屬基體發生直接接觸或者電接觸時能與金屬基體構成腐蝕微電池，反而加速金屬基體的局部電化學腐蝕。因此，如何抑制Ti3C2Tx MXene納米片層的團聚、提高其與環氧樹脂的相容性、利用其獨特的二維結構特性，對提升Ti3C2Tx MXene/環氧體系的防腐耐磨性能起著至關重要的作用。
近日，西南交通大學材料服役行為團隊通過原位組裝的方法成功制備了Ti3C2Tx/MgAl-LDH異質結材料，并成功引入到水性環氧樹脂中，制備了復合環氧涂料并將其應用于低碳鋼表面的腐蝕、磨損防護。理論計算表明，Ti3C2Tx/MgAl-LDH異質結具有穩定的界面相互作用。實驗結果表明，Ti3C2Tx/MgAl-LDH異質結材料在環氧樹脂中具有良好的分散穩定性，Ti3C2Tx/MgAl-LDH環氧復合涂層具有優異的防腐耐磨性能。
展開 
：通過正交超分子異質網絡制備雙重可編程形狀變形和自愈合油水凝膠
【成果簡介】
近日，北京航空航天大學劉明杰教授課題組設計并開發了一種具有異質超分子網絡結構的雙重可編程形狀的變形油水凝膠，在該體系中金屬-超分子水凝膠骨架和微有機凝膠能夠獨立地響應不同的外部刺激，從而提供了正交的雙開關機制和超高機械強度。超分子異質網絡還具有優異的自愈合性質，而且這種正交超分子異質網絡顯示出分級的形狀變形性能，遠遠優于傳統的形狀變形材料。利用正交超分子異質網絡的雙重編程策略，可以在逐步形變過程中實現材料永久形狀的控制，進而實現具有更高自由度的復雜形狀變化。該成果以題為"Dual-Programmable Shape-Morphing and Self-Healing Organohydrogels Through Orthogonal Supramolecular Heteronetworks"發表在國際著名期刊Advanced Materials上。
【圖文導讀】
圖1 超分子異質網絡油水凝膠的正交雙重可編程機制的示意圖
(A) 丙烯酰胺，丙烯酸，親油硬脂基甲基丙烯酸酯，正二十烷的化學結構以及乙烯基官能化二氧化硅納米粒子（VSNPs）的示意圖；
(B,C) 雙相異質網絡結構和超分子油水凝膠的正交刺激響應相互作用的示意圖。
展開 二維MXenes及其納米復合材料的表面與異質表面工程-電催化與光催化研究
在HER實驗研究方面，喬世璋課題組[5]合成了金屬硫化物/Ti3C2（金屬硫化物：CdS、ZnS和ZnxCd1-xS）納米雜化光催化劑。這種光催化劑的性能十分優異，在420 nm波長下，表觀量子速率達到了40.1%，可見光下產氫速率達到了14,342 μmol h-1 g-1。
圖7. MXene復合體系HER研究
在電催化方面，研究表明不同官能團對于MXene電催化性能有著十分顯著的影響，其課題組通過實驗和理論兩方面進行驗證發現表面覆蓋氟官能團的MXene材料對于產氫催化有著積極地影響。在實驗上，Mo2C是一種最為常見的電催化MXene材料，諸如Mo2C/2D-NPCs、氮摻雜的Mo2C[8]納米片都表現出了很好的電催化性能。
2.3 MXene在CO2RR催化方面的研究
圖8. MXene在
CO2
RR方面的理論研究
李能教授課題組從新型二維材料MXene 的表界面結構的結構計算設計出發、深入研究CO2捕獲與光催化還原的電子輸運物理機制，提出實現新型的高效光催化還原CO2材料體系的策略；研究了在酸性條件下，MXene-Tx(T=OH)中的羥基還原成H2O 的電化學機理，從理論上證明了形成干凈的MXene 表面的可行性。同時，武漢理工大學余家國課題組合成了2D/2D超薄Ti3C2/Bi2WO6異質結納米復合材料，發現其在CO2RR方面催化性能有有明顯的提升。
2.4.
展開 ACS Nano: 用納米球透鏡光刻法制備的偏振選擇III族氮化物橢圓納米棒發光二極管
電流注入的橢圓形納米棒發光二極管(LEDs)被證明發射具有底部發射結構的偏振光。當橢圓納米棒的短軸長度小到150 nm時，電致發光的偏振比達到3.17。電磁模擬證實了極化選擇性的出現，特別是當短軸長度降至150 nm時。不同偏振的光在這些不對稱橢圓納米棒中以不同的速度傳播。只有一種偏振直接來自光源的光和頂部金屬界面反射的光之間的相消干涉。加入薄的遮光層以增加偏振選擇性。作者也不建議用二氧化硅填充間隙，因為極化選擇性會降低。所提出的納米棒LEDs是通過結合納米球透鏡光刻和兩步蝕刻工藝使用自上而下納米制造方法制造的，這兩種工藝都與當前的半導體制造工藝完全兼容。這項研究的結果將有助于開發芯片級偏振選擇LED，這對于需要偏振光的應用非常有用。對于不適合使用外部偏振器或需要在單個芯片級偏振光的應用來說，這是特別有益的。
【圖文導讀】
圖1. 制備示意圖以及微觀形貌
(a–d) 各制造步驟后樣品的示意圖；
在干ICP蝕刻之后，截頭圓錐形納米棒的(e)頂視圖和(g)傾斜視圖SEM圖像；
(f) 濕法蝕刻后納米棒的頂視圖和(h)傾斜視圖SEM圖像；
圖2.
展開 納米碳化硼的制備及應用
由于制備手段的因素，碳化硼容易形成碳缺陷，導致硼碳比在很大的范圍內變化而不影響其晶體結構，這往往導致其理化性能的降低。這種缺陷往往難以通過粉末衍射分辨，常常需要化學滴定以及能量損失譜確定。需要說明的是，除了B4C之外，碳化硼(VK-BC100)材料可能具有不同化學計量比，目前已知的B∶C化學計量比為4~10.5。
因具有密度低、強度大、高溫穩定性以及化學穩定性好的特點。在耐磨材料、陶瓷增強相，尤其在輕質裝甲，反應堆中子吸收劑等方面使用。此外，和金剛石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加廣泛，在某些地方可以取代價格昂貴的金剛石、常見在磨削、研磨、鉆孔等方面的應用。
二，納米碳化硼(VK-BC100)的幾種制備方法：
1. 碳熱還原法
因具有密度低、強度大、高溫穩定性以及化學穩定性好的特點。在耐磨材料、陶瓷增強相，尤其在輕質裝甲，反應堆中子吸收劑等方面使用。此外，和金剛石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加廣泛，在某些地方可以取代價格昂貴的金剛石、常見在磨削、研磨、鉆孔等方面的應用。
2.自蔓延高溫合成法
自蔓延高溫合成法，又常被稱為SHS技術。這一方法是前蘇聯物理化學研究所的Merzhahov等發明的。該方法具有反應溫度較低（1000℃～1200℃）、節約能源（利用外部能源點火后，僅靠反應放出的熱量即可使燃燒波進行下去）、反應迅速等優點，所以合成出的碳化硼粉純度較高且原始粉末粒度較細（0.1～4μm），一般不需要再破碎處理。另外，SHS過程中升溫和冷卻速度極快，易于形成高濃度缺陷和非平衡結構，粉末的晶形呈不規則，可以使產物具有高的活性，從而提高其燒結性能。但是極難徹底洗去產物中的硼鎂雜質，會增加工藝流程及成本，這是工藝中應該進一步研究的問題。
3.
展開 ：一維異質納米電池材料
為了達到這些目的，許多研究者將二次電池中的電極材料制備成各種納米結構，并取得了顯著的效果。在諸多納米材料中，一維納米材料由于其高的長徑比，擁有許多獨特的優異性質，如易于構成三維交聯網絡來緩沖形變、易于構筑各類微納器件、擁有更有利的內應力分布等等。然而，單一成分的電極材料難以兼顧離子/電子的高效傳輸以及在電化學環境中保持穩定。因此，設計開發功能型的一維異質納米電池材料可以得到更優的電化學性能。
【成果簡介】
近日，Accounts of Chemical Research在線發表武漢理工大學麥立強教授團隊綜述 “One-Dimensional Hetero-Nanostructures for Rechargeable Batteries”。該文系統地總結了麥立強教授課題組關于一維異質結構納米線電極材料的工作，并結合當前的研究進展，闡述了該類材料的制備策略和性能優化機制（如下圖），并對其今后的發展方向和策略提出了見解和展望。
【圖文導讀】
在本篇綜述中，作者歸納了異質結構納米線的合成策略，主要分為成核生長、沉積和熔融-成型三類，并詳細闡述了各類策略的化學原理，討論了他們的優勢和劣勢及適用范圍。1）成核生長法的化學條件較為容易達到，一般為高溫高壓的溶液環境，對于能自發沿一維方向生長的部分過渡金屬元素非常適合。2）沉積法適用于構造多種功能型的表面層狀結構，需要先獲取能在沉積的化學環境下穩定存在的一維納米結構基底。3）熔融-成型法也是一種合成一維異質結構的有效手段，先將材料熔融成流體，再通過模板鑄造成一維結構并凝固，以物理過程主導，也能伴有化學反應發生，可以用于難以通過化學手段合成的材料。
展開 基于分子鈍化的二維/三維鈣鈦礦本體異質結實現穩定高效甲脒基鈣鈦礦太陽電池制備
此項研究工作創新性地實現了分子鈍化與二維/三維鈣鈦礦本體異質結的融合，為制備無Cs+/MA+摻雜的高效穩定甲脒基鈣鈦礦太陽電池提供了新的思路和方法，有望為推動鈣鈦礦太陽電池走向商業應用做出貢獻。
納米氫氧化鎂阻燃機理及制備方法
但水熱反應法等制備納米 Mg(OH)2過程復雜，從工業應用成本的角度考慮是不可接受的。
2 團聚問題
團聚現象是納米粉體制備及收集過程中一個難題。納米顆粒由于粒度小，表面原子比例大比表面積大，表面能大，處于能量不穩定狀，因而很容易凝并、團聚，形成二次粒子，使粒子粒徑變大，失去納米顆粒所具備的特性，給納米粉體的制備和保存帶來了很大的困難。在當今的納米粉體制備工藝中，防止粒子團聚作為一項重要工作，其目的就是收集粒度分布較窄、分布均勻且無團聚大顆粒出現的高純粉體。
2.1 團聚的分類
納米粉體的團聚可分為兩種：軟團聚和硬團聚。軟團聚主要是由顆粒間的靜電力和范德華力所致，由于作用力較弱，可以通過一些化學作用或施加機械能的方式來消除；硬團聚形成的原因除了靜電力和范德華力之外，還存在化學鍵作用，因此硬團聚體不易破壞，需要采取一些特殊的方法進行控制。因此，研究納米顆粒的團聚控制對納米粉末制備極為重要。
2.2 影響團聚的因素和控制團聚的措施
影響粉末團聚程度的因素很多，包括在粉末制備的各個步驟中，要有效地減少團聚就必須針對其形成原因，在制備過程中采取有效措施。制備納米 Mg(OH)2（VK-MH01D,VK-MHT01）的一個關鍵技術問題就是掌握解決粒子不會產生一次或多次團聚現象，而且穩定性要高，這就涉及到許多技術和工藝問題需要解決。一般制備Mg(OH)2時易產生膠狀物，不加處理，極易產生粒子團聚現象。因此，在合適條件下沉淀時，需加入一種有效的表面活性劑，以使生成的 Mg(OH)2經表面改性后不產生團聚，從而穩定地存在。納米 Mg(OH)2顆粒表面吸附水分子形成氫鍵，-OH 基團間易形成液相橋，導致顆粒在干燥過程中強烈結合產生硬團聚。因此，克服硬團聚的關鍵在于盡可能地除去水分子和表面自由非橋接羥基。
展開 
納米氧化亞銅的制備方法和應用
納米材料已在物理，化學，醫學，生物學，航空航天等諸多領域表現出良好的應用前景。在傳統無極納米材料領域，納米Fe3o4，納米TiO2，等多種納米材料已得到了廣泛應用。未來，納米材料的研究必將極大促進科學領域的發展。
納米氧化亞銅的特性及多種制備方法
納米氧化亞銅，化學式為Cu2O，為一價銅的氧化物，紅色或暗紅色八面立方晶系結晶性粉末，幾乎不溶于水，在酸性溶液中歧化為二價銅和銅單質，在濕空氣中逐漸氧化成黑色的氧化銅。
納米氧化亞銅作為新型的少數可被可見光激發的ρ型氧化物半導體材料，具有活性的電子空穴對系統，表現出良好的催化活性，此外還具有極強的吸附性能，低溫順磁性等特性。在有機合成，光電轉換，新能源，水的光解，染料漂白，殺菌，超導等領域均具有應用潛能。其合成方法多樣，切納米微晶形貌因制備方法和條件不同而異。目前主要的合成方法有液相合成法，低溫固相法，氣相沉積法，納米氧化銅法，電解法，γ射線干預法，微波干預法等。已知的晶體形態有金字塔形，花樣型，十二面體型，立方晶相，線型，空心球型等。
展開 納米氧化鎢的認識，制備及應用
4.當前，納米黃色氧化鎢（VK-WO3 50nm，萬景供應）被更多應用于鋰電電池負極材料，并用于新能源汽車上。
鋰電池負極用納米氧化鎢黃鎢（VK-WO3 50nm，萬景供應）
在儲能研究領域中，氧化鎢因其化學穩定性好、化學活性高、理論比容量大、導電能力強等優點，成為近年來的研究重點。氧化鎢是一種缺陷態物質，表面的氧空穴可以成為導帶的電子授體，從而使該材料成為n型半導體。因此，在實際應用中，通過增加納米氧化鎢材料的比表面積和表面缺陷，可以顯著提高其吸附能力。
目前，研究者制備出許多種晶體結構的納米氧化鎢，如納米空心球、海膽狀納米顆粒、納米線、介孔納米材料等，它們都具有較大的比表面積或表面缺陷，能提升鋰電池負極材料物理化學吸附性能。
二、納米氧化鎢--紫鎢（VK-WO27 , 80-100nm 萬景供應）
紫鎢是其相成分為WO2.72(或W18O49),因其獨特的晶體結構故用于制取細鎢粉和細碳化鎢粉時具有優越性能,很快就在生產中得到應用。
紫鎢是氧化鎢的一種不同形態，具有與其它氧化鎢（藍鎢）獨特的晶體結構，其性能也大不相同。藍鎢大顆粒均具有鮮明的棱角,由一個個小立方體聚集而成,表面均有不同程度的破碎,并且布滿了裂紋;紫鎢的形貌則與其他三者有明顯的不同,每個大顆粒均為針狀或棒狀晶粒組成的疏松顆粒團。所有的氧化鎢團粒。
內部都具有豐富的裂紋,其中紫鎢團粒內部不僅裂紋豐富,且內部的顆粒也為針狀或棒狀。紫鎢顆粒的這種結構有很大的空隙,使其松裝密度較低,有利于還原過程中氫氣的滲入和水蒸氣的逸出,使得還原不僅始于表面,還可在內部同時進行。紫鎢的顆粒形貌為棒狀,其余氧化鎢顆粒形貌為近球狀;顆粒尺寸以紫鎢顆粒為大。
展開 玻璃隔熱用納米ATO漿料的制備
將納米氧化錫銻ATO水性漿料與水性聚氨酯樹脂PU制得的復合涂料不僅具有良好的成膜性能，而且在保持可見光透過率83%時紅外阻隔率達到70-75%，隔熱后溫差能保持在7℃左右，符合涂料具有良好的隔熱性能。研究發現ATO含量為8%時，涂層的隔熱性和硬度、耐磨耗性能、耐水性以及附著力最佳。
例2：
納米ATO漿料（VK-G06W）的制備和透明隔熱涂料的配制：
稱取一定量的納米ATO粉（VK-G06）和占ATO 1.5%的硅烷偶聯劑，加入定量的95%乙醇中，經超聲波分散40min后，移入帶回流裝置的瓶中攪拌4h，于80℃下真空干燥。在砂磨攪拌分散機中加入去離子水、分散劑、潤濕劑、增稠劑，攪拌均勻，加入經過處理的納米ATO，高速分散砂磨6-8h，調PH為7.5-8.0，制得納米ATO漿料。將成膜物與納米ATO漿料攪拌混合，然后加入消泡劑，流平劑，殺菌劑，PH調節劑，攪拌混合均勻，制備成透明隔熱涂料。
以有機硅為成膜劑，乙醇為溶劑，加入納米ATO后制備的有機硅納米ATO隔熱透明涂料，其涂膜對玻璃附著力好，溫差可達12-15℃，可見光透過率達80%以上，具有良好的隔熱效果和足夠的可見光區透明度，節能效果明顯。
將納米氧化錫銻ATO水性漿料（VK-G06W）與有機硅乳液改性丙烯酸樹脂為成膜物制備的納米ATO透明隔熱涂料，其涂膜對可見光的透射率達到81.5%-85%，對近紅外光的阻隔率達到62.5%-65%，涂膜的耐沾污性、耐候性和環保型甚佳。
以雙組分水性聚氨酯為成膜劑，加入納米氧化錫銻(ATOVK-G06），以蒸餾水為溶劑,制備了納米ATO雙組分水性聚氨酯隔熱透明涂料。將制得的涂料涂覆在玻璃上，測試在可見光區和紅外光區的透過率以及對隔熱性能的影響,比較了不同固化工藝對涂層力學性能的影響。
展開 可制備三維高分子納米復合材料的新方法
可制備三維高分子納米復合材料的新方法。碳納米管（CNTs）和石墨烯作為一種新型的碳納米材料，由于其獨特的結構和優異的性能，在聚合物納米復合材料領域引起了廣泛的關注。
近年來，中國科學院新疆理工研究所研究員馬鵬程領導的研究小組在碳納米管泡沫材料的制備和應用方面取得了一系列進展，部分研究成果已應用于國家重點實驗室。授權和授權。柔性傳感裝置中的三維聚合物納米復合材料的研究成果發表在《復合材料科學與技術》上，該研究得到了國家計劃、自然科學基金和精細化工產業化聯盟的支持。中國科學院研究生院。
研究人員使用廉價的商業化聚合物泡沫作為模板。通過控制實驗條件，制備原位催化劑，部分熱解聚合物模板，以及納米材料的生長，實現了CNT泡沫的高效可控生長。馬鵬程說，我們獲得的納米材料具有優異的St。結構穩定性、疏水性和吸附性均能吸附30～80倍的有機溶劑和未聚合的液體聚合物樹脂，可制備任意形狀的碳納米管泡沫，為C的制備提供了極大的便利。聚合物納米復合材料。
同時，研究人員充分利用了CNT泡沫的孔結構和吸附性能，并以聚甲基硅氧烷為基質，采用樹脂自滲透法制備了三維聚合物納米復合材料。研究了該材料的力學性能和電學性能。研究發現，該材料具有獨特的壓阻效應，在此基礎上，研制了一種基于三維聚合物納米復合材料的柔性應變傳感器。
研究人員利用自行研制的掃描電鏡（SEM）原位微機械測試裝置研究了應力條件下器件的微觀斷裂行為。結果表明，器件的電阻行為與CNT泡沫骨架的變化、內部裂紋的形成和擴展以及微觀結構和結有關，從結構變化的角度解釋了傳感材料的力電耦合行為。
柔性應變傳感器可以以多種方式結合到實際應用中，如電子皮膚顯示材料的應力分布、指示材料的存取電路的應變狀態等。它在可穿戴設備、柔性電子顯示、儲能等方面具有廣闊的應用前景。
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