東華大學楊建平、江莞團隊在納米顆粒組裝領域取得重要研究進展

2020-07-08 小材科研

近日，東華大學材料學院楊建平研究員和江莞教授研究團隊在納米顆粒組裝領域取得重要進展，相關成果以《硼摻雜誘導互聯組裝方法構建介孔SiOC多級結構》(Boron doping-inducedinterconnected assembly approach for mesoporous silicon oxycarbidearchitecture,DOI: org/10.1093/nsr/nwaa152)為題，發表於中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊《國家科技評論》(National Science Review)，該論文第一作者是材料學院17級博士生朱冠家，合作者包括澳大利亞伍倫貢大學劉華坤教授和竇世學教授，東華大學羅維研究員、江莞教授和楊建平研究員，東華大學為唯一通訊單位。

東華大學楊建平、江莞團隊在納米顆粒組裝領域取得重要研究進展

近年來，組裝體的構築在生物醫藥、催化、光電子學、儲能等領域得到了廣泛的應用。但是目前報導的大多數組裝方法（例如：溶劑蒸發誘導自組裝法、微乳液法、噴霧乾燥法等）所製備的組裝體內部納米顆粒之間的連接為弱相互作用（例如庫侖力、範德華力和偶極-偶極相互作用），這種弱的結合使得其在某些應用中會導致結構破壞。針對這一問題，將納米顆粒組裝成堅固地相互連接的組裝結構有助於提高組裝體的界面穩定性，但仍是一個巨大挑戰。

針對這一問題，研究團隊開發了一種新的硼摻雜誘導互連組裝的方法，以製備由周期性介孔有機矽衍生的SiOC納米球為組裝單元，所製得的硼摻雜SiOC（B-SiOC）組裝體由表面粗糙、相互連接、強耦合的納米球組成。進一步的研究發現，原始納米顆粒的表面組分在調節納米球之間的互聯組裝方面起著重要作用。這種互連組裝體以及可調節的表面粗糙度使其具有內在的雙重（結構和界面）穩定性。當用作鋰離子電池的負極材料時，B-SiOC-2電極在電流密度為2 A g-1的情況下，可以穩定循環2000圈，顯示了這種獨特組裝體具有非常優異的長周期循環壽命。

東華大學楊建平、江莞團隊在納米顆粒組裝領域取得重要研究進展

（圖1.硼摻雜誘導相互連接組裝體的製備示意圖及形貌結構表徵）

此外，這種獨特的策略顯示出精確的可控制性和多功能性，使組裝體具有可調的互連尺寸，表面粗糙度和可切換的組裝單元。通過對硼摻雜種類的詳細分析和一系列對比實驗，研究團隊提出了一種熔融刻蝕和成核生長機理來闡明硼摻雜組裝的形成過程，這為互連組裝技術的發展提供了新的策略。

東華大學楊建平、江莞團隊在納米顆粒組裝領域取得重要研究進展

（圖2.互聯組裝機理分析）

該研究工作得到國家自然科學基金，教育部霍英東青年基金，上海市科委創新行動計劃，纖維材料改性國家重點實驗室，先進纖維和低維材料聯合國際實驗室等基金支持。

來源：東華大學

論文連結：

https://academic.oup.com/nsr/article/doi/10.1093/nsr/nwaa152/5866535?searchresult=1

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