基于超薄纳米片层的一维超晶格结构

6超薄纳米片结构拥有大的比表面积、特殊理化性能,近年来引起了人们极大的研究兴趣。在实际应用中,对于二维薄片层材料而言最大的一个问题是片层的重新堆积团聚。对于大多数应用如传感器、催化等,反应大多发生在片层上或暴露的边上,而这些“活性位点”都跟它们的大的比表面积有关。但是,由于片层结构之间的范德华相互作用及片层较高的表面能,新制备的二维结构的材料在应用中甚至在干燥过程中都会团聚,导致超薄二维纳米结构优异性能的丧失。因此,防止团聚对于二维结构纳米材料的应用非常重要。通过组装二维超薄纳米片构筑超结构在很大程度上可以改善这一弊端,另一方面,通过有序组装二维片层结构进而得到不同维度的超晶格对于精确研究垂直/平行于片层的物理化学性能至关重要。

清华大学化学系王训教授课题组利用之前发展的有机胺溶剂法限制ZnS片层生长及组装,构筑了ZnS/烷基胺杂化一维超晶格棒。这种结构中无机层硫化锌具有均匀的纳米尺度,周期性结构沿着纳米棒的轴向展开。通过调控有机胺种类和反应原料,超晶格的周期性间距可以得到调控,且一维超晶格可以被调控为管状结构。相比未组装的ZnS纳米晶,这些超结构展示了优异的光电性能。同时,简单的负载或离子交换反应还可非常方便的功能化这些超晶格结构(硫化锌/贵金属纳米晶复合材料、CuS纳米管、纳米棒)。这一基于二维片层组装单元的一维超晶格为构筑功能纳米器件提供了良好的基元。相关结果发表在Small上。