Small: 碳酸盐模板法合成自杂化过渡金属氧化物纳米片

雨辰

2021-08-19

自 2004 年石墨烯被发现以来，二维纳米材料因其独特的物理和化学性能一直是研究热点。二维过渡金属氧化物（TMO）纳米片在基础研究和实际应用中都引起了广泛关注，在催化、能量存储和转换传感和光学纳米器件等各种应用中具有巨大潜力。然而，TMO的低成本、可控、高质量合成仍然是一项巨大的挑战。

有鉴于此，复旦大学邓勇辉教授等人，报告了一种碳酸盐模板方法，通过简单且可编程的浸渍-干燥-煅烧-蚀刻工艺合成各种自杂化 TMO 纳米片（例如，WO_3-x、TaxOy、MnxOy）。

本文要点

1）开发了一种方便的可编程和可扩展的碳酸盐晶体模板合成，以生产高质量的自杂化 TMO 纳米片（Si-WO_3−x、TaxOy、MnxOy）及其各自的多金属氧化物杂化纳米片，这些纳米片具有可调成分、低成本和高收率。用单一前驱体在较宽的温度范围内合成了自杂化纳米片，而杂化特性是由模板诱导的。

2）以氧化钨纳米片为例，硅钨酸前驱体通过简单的浸泡-干燥-煅烧工艺在碳酸钙晶体表面原位转化为鳞片状氧化钨纳米片，然后通过蚀刻选择性溶解碳酸钙，获得了具有独特的自杂化硅掺杂h-WO₃/ε-WO₃/WO₂成分的分散氧化钨纳米片。

3）该纳米片在低温下表现出优异的丙酮气敏性能,具有良好的响应(50 ppm丙酮的R_air/R_gas = 119)、高选择性和快速响应/恢复动力学(21s / 44s)，这是由于其超薄结构、窄带隙(≈2.37 eV)，富氧缺陷和相界。

总之，这种碳酸盐模板方法为经济地生产具有特定成分、适用于不同应用的各种功能TMO纳米片提供了可能性。

参考文献：

Wenhe Xie et al. Self-Hybrid Transition Metal Oxide Nanosheets Synthesized by a Facile Programmable and Scalable Carbonate-Template Method. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202103176

https://doi.org/10.1002/smll.202103176