二维层状纳米盘的合成、组装、结构转化及应用研究

近年来,新型二维层状材料如过渡金属硫化物、黑磷、氮化硼等以其独特的物理化学性质和非凡的应用潜力引起了广泛的研究兴趣。作为一种特殊结构的二维材料,纳米盘具备了二维材料的一些基本特征,同时又拥有较小的尺寸/厚度比(尺寸限域效应)和丰富的边缘位点等诸多结构特点,因而表现出不同于超薄纳米片和超小量子点的光、电、化学性质,使其具有广泛的应用前景。

最近,新加坡南洋理工大学张华教授课题组在Advanced Materials发表了题为“Recent Progress in the Preparation, Assembly, Transformation, and Applications of Layer-Structured Nanodisks beyond Graphene”的综述文章,对二维层状纳米盘近几年的研究进展进行了回顾和总结,并对其未来的发展方向和面临的挑战做出了深入的思考和前瞻性展望。

该综述系统地总结了近年来二维层状纳米盘的研究进展,包括材料的合成,组装,结构转化以及其在电子器件、能源存储、催化和生物等领域的应用。首先,作者从材料合成的角度对层状纳米盘的制备进行了分类和归纳, 着重强调了实验条件对纳米盘结构(厚度和尺寸)的影响。接着作者对层状纳米盘的可控组装和结构转变进行了阐述。通过调控纳米盘的外部环境(如表面化学性质,外部电场等),纳米盘可以实现“面-面(face-to-face)”和“边-边 (edge-to-edge)”的组装方式。同时纳米盘较小的尺寸和较薄的厚度使其具有较高的化学活性,因而纳米盘常被用作模板来制备其他类型的二维材料。之后作者以举例的方式介绍了二维纳米盘在电子器件,能源存储与转化,生物医药等领域的一系列应用。文章最后总结了层状纳米盘发展趋势以及面临的问题,并展望了该领域的发展前景。相关论文在线发表于Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201701704)上。