一维分段异质纳米结构(1D-SH)是光电催化(PEC)和热电等领域的有希望的候选材料。目前,1D-SH 的合成主要集中在硫化物和硒化物上,对碲化物材料的研究相对较少,但碲化物在储能和光电领域具有重要的应用前景。然而,简单且可控地合成碲化物 1D-SH 材料一直是一个挑战。

一维分段异纳米结构的合成方法采用应力诱导轴向排序

中国科学院中国科学技术大学俞书宏院士领导的研究团队开发了一种基于应力诱导轴向有序化的一维超疏水材料合成方法,并利用连续相场模型追踪了周期性有序结构演化过程中应力和应变能的变化。

首先,研究人员选取高长径比的碲纳米线(NW)作为模型结构单元,将其分散在乙二醇中,并加入络合剂NH 4 SCN和化学计量不足的银离子Ag + ,很快就得到了具有明显规则分段结构的Te/Ag 2 Te 1D-SH。

为了验证其性质,研究人员利用透射电子显微镜和能量色散X射线谱仪观察了其分段均匀性并确定了元素分布。研究人员进一步利用X射线衍射光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱等方法验证了Te / Ag 2 Te分段异质结构的双相性质。

此外,研究人员通过原位液相透射电子显微镜总结出Te/Ag 2 Te 1D-SH的形成过程经历了岛状生成、条纹渗透和片段有序化三个阶段的演变。

为了探究Te/Ag 2 Te 1D-SH形成过程中的能量变化和应力分布,研究人员重现了Ag 2 Te岛结构的形成、生长和有序化过程。

结果表明,初始生成的Ag 2 Te岛状结构受到径向拉应力和轴向压应力的作用,沿径向生长形成有序性较差的条纹结构,随后这些条纹结构逐渐演变为周期性的片段结构。

科研人员还合成了一系列碲化物的一维SH,包括Pd、Cu、Bi、Cd等材料。此外,通过结合简单的化学后转化,科研人员构建了涉及元素周期表中13个元素的轴向一维SH材料库。

研究人员还提出了一种简单的溶液相方法合成1D-SH,并结合简单的化学后转化过程,合成了25个1D-SH,其中包括17个NW-NW和8个NW-纳米管纳米结构。

该工作不仅丰富了1D-SH材料库,而且为功能导向纳米材料的精准制备和异纳米结构的有序重构探索提供了一种新方法。