木头大王再出JACS神作：只要0.1秒钟，制备超级均匀纳米颗粒！

Nanoyu

2020-09-14

第一作者：Hua Xie

通讯作者：胡良兵

通讯单位：马里兰大学

本文要点：

1）发展了一种超快速制备纳米颗粒的新策略。

2）提供了一种简单而有效的大颗粒再分散方案。

从纳米颗粒的合成角度而言，物理法具有污染少，易量产等优势，但总是因为其制备的颗粒不均匀而备受诟病。

从纳米颗粒的应用而言，纳米材料在实用过程中往往会发生聚集的问题，从而导致失活。目前，针对团聚的纳米材料进行再分散方法主要包括在氧化和还原环境中的连续加热等策略，这些方法加热时间长、过程复杂，对于再生的纳米颗粒重复使用仍然有较大的影响。

有鉴于此，马里兰大学胡良兵教授等人报道了一种简单而有效的再分散策略，能够超快速将块体颗粒制备成均匀的纳米材料。

图1. 示意图

要点1. 方法

研究人员以碳纳米纤维为加热器，快速升高温度到1500~2000 K，并保持很短的时间（100 ms即可），然后以105 K/s的冷却速率快速淬火回到室温，以抑制颗粒烧结。

图2. 结果表征。

要点2. 结果

研究表明，聚集的金属氧化物颗粒可以重新分散成尺寸仅为10 nm的金属纳米颗粒，并且均匀地分布在衬底上。此外，在热处理过程中，通过还原可以进一步优化纳米颗粒的金属状态。

图3. 温度对尺寸的影响。

要点3. 优势

这种策略除了可以使金属颗粒再分散为纳米颗粒之外，还具有以下优势：

1）传统的再分散处理方法往往需要几小时，该方法的速度只只需要毫秒级别。

2）去除了杂质和有毒元素；

3）由于超快速，能够保持衬底的完整性；

4）适合多种材料体系。

 图4. 普适性。

图5. 优势。

小结

总之，这项研究提供一种制备高分散纳米类的新策略，也为纳米颗粒的再分散提供了一种全新的思路，尤其是在催化领域，对于团聚失活的纳米催化剂的再生，具有一定的借鉴作用。

参考文献：

Hua Xie, et al, A High-Temperature Pulse Method for Nanoparticle Redispersion, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c04887

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04887