清華研發亞納米帶超結構的超柔性二元雜化氧化鉬

近日，清華大學化學系王訓團隊通過採用“團簇-晶核共組裝”方法，首次成功製備出了四種超柔性且具有優異的能量轉化和催化活性的二元雜化氧化鉬-多酸亞納米帶超結構。

氧化鉬圖片

隨著近年來科學技術的不斷發展，尺寸效應在納米材料中發揮著越來越重要的作用。根據量子尺寸效應，當材料的尺寸逐漸減小到臨界尺寸時，材料的比表面積和原子暴露率將急劇增加，而電子和能帶結構也將隨之改變，這往往會產生一些新的物理和化學現象。

亞納米是一種納米還小的度單位，是接近于許多晶體的單個晶胞和線性聚合物直徑的臨界尺寸。當化學材料的尺寸減到亞納米尺度時，得益於尺寸誘導的機械柔性和表面原子幾乎100%的暴露，材料的理化性能將會有所增加，如柔性、類聚合物性質等。雖然，目前已經報導了幾種具有柔性和類聚合物性質的亞納米材料，但是，在這些材料中往往只包含一種組分。因此，如何設計、合成超柔性、高性能的多元雜化亞納米超結構仍然面臨著巨大挑戰。

為此，王訓團隊通過採用“團簇-晶核共組裝”方法，在氧化鉬成核階段分別引入四種不同質性的鎢基多酸團簇干預成核，多酸團簇與無機晶核共組裝，最終生長形成四種形貌幾乎完全一致的超柔性二元雜化亞納米帶超結構。電鏡照片顯示，該亞納米帶可自發進行伸縮、彎曲、纏繞、捲曲。其中，最具代表性的是大量亞納米帶可捲曲形成結構高度有序的蚊香狀納米卷。

華研發亞納米帶超結構超柔性二元雜化氧化鉬

二元雜化亞納米帶超結構的形成機理：分子動力學模擬的結果表明，多酸團簇與氧化鉬分子相互作用，兩者共組裝最終生長形成二元雜化亞納米帶，其可進一步捲曲形成納米卷。同時，能量計算結果表明，捲曲後的結構勢能更低，從而表明該構型更穩定。

得益于獨特的亞納米結構和多種組分間的協同效應，製備得到的四種二元雜化亞納米帶超結構不僅在波長為808 nm鐳射照射下表現出了非常優異的光熱轉換性能，而且，其在室溫有機催化氧化硫醚的反應中具有十分高效的催化活性和選擇性。該工作將為進一步設計合成超柔性、高性能的多元雜化團簇-無機亞納米材料提供新的思路。

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