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复旦大学邓勇辉Nature Materials: 高聚物金属氧化物相逢，化作三维纳米线阵列

研之成理 · 公众号 · 科研 · 2019-12-03 07:40

正文

▲第一作者： Yuan Ren， Yidong Zou ；通讯作者：邓勇辉

通讯单位：复旦大学化学系

论文DOI：10.1038/s41563-019-0542-x

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金属氧化物纳米线的3D组装可以用来实现纳米器件的导电性，孔结构以及比表面积的调控。但是，目前的构筑方法一般都是多步骤的，将纳米线制备出来再进行转移组装，方法缺乏合成的灵活性以及可控性。嵌段共聚物，有着丰富的相分离行为，也可自组装成多种纳米结构。由于其结构的灵活性，嵌段共聚物是一种构筑纳米线的理想的结构导向剂。本文作者报道了一种通用的合成方法，可控合成三维多层垂直交联的金属氧化物纳米线阵列。作者以氧化钨半导体纳米线为例，同时实现了嵌段共聚物聚环氧乙烷-聚苯乙烯和钨硅酸的垂直堆叠。随后煅烧处理，产生了3D交联堆叠的Si掺杂介稳的ε-WO3相纳米线阵列。可用作丙酮的选择性传感器，检测限可达10 ppb。

图文快解

▲ 图 1 嵌段共聚物聚环氧乙烷-聚苯乙烯和钨硅酸的垂直堆叠，形成多层交联氧化钨纳米线阵列 (MC-WO3-NWAs)。

▲ 图4 合成机理

a. 首先，PEO-b-PS 和 H4SiW12O40在 THF 溶液中共聚成球形复合胶束。其次，溶剂蒸发诱导复合球形胶束融合成柱形胶束，随后自组装成多层交联纳米结构。最后，有机-无机复合材料中有机模板的去除和 H4SiW12O40向 si 掺杂 WO3纳米线的转变。插图描述了在四氢呋喃连续蒸发的情况下，圆柱形复合胶束在固-液-气界面上组装成正交填充阵列。 b) PEO-b-PS / H4SiW 圆柱形复合胶束构建的六方结构和层状结构的比较。 C)建立了带负电荷的 PEO-b-PS / H4siw 圆柱形胶束(上)的堆积模型，模拟了单个自由圆柱形胶束与圆柱形胶束阵列之间的静电排斥力随交联角度(0-180度)的变化。

▲ 图5：DFT 优化的Si 掺杂WO3结构，差分电荷密度图以及态密度分布。 EXAFS显示W的L3边结构与 ε-WO3 类似

邓勇辉，复旦大学化学系，教授、博士生导师，国家优秀青年基金获得者。主要从事功能多孔材料合成及其在催化、化学传感等方面的应用研究。在Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int Ed.、Advanced Materials等国际核心学术期刊上，发表SCI论文130多篇，论文引用超过12000次，H指数为57（Google Scholar），单篇研究论文引用超过1000次。撰写中、英文论著各一章。 2017、2014年分别获得教育部自然科学奖一等奖（第二完成人）和二等奖（第一完成人）。 2014-2017年连续四年入选Elsevier中国高被引用学者榜单（材料科学）、第二批中组部青年拔尖人才（2015）、国家优秀青年基金获得者（2014）、上海市青年科技英才（2014）、教育部“新世纪优秀人才”（2012）、上海市“曙光学者”（2013）等荣誉。担任Adv. Porous Mater.副主编、Chinese Chemical Letters执行副主编，申请中国发明专利32件（授权21件）。

详见课题组网站：

http://www.yhdenggroup.fudan.edu.cn/

研之成理各版块内容汇总：

1. 仪器表征基础知识汇总

2. SCI论文写作专题汇总

3. Origin/3D绘图等科学可视化汇总

4. 理论化学基础知识汇总

复旦大学邓勇辉Nature Materials: 高聚物金属氧化物相逢，化作三维纳米线阵列

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