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近日，英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)《化學(xué)會(huì)評(píng)論》以“Tutorial Review”的形式發(fā)表了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士課題組受邀撰寫的評(píng)述論文“Soft chemistry of metastable metal chalcogenide nanomaterials”（Chem. Soc. Rev. 2021, DOI: 10.1039/d0cs00881h），闡述了利用“軟化學(xué)”反應(yīng)策略對(duì)亞穩(wěn)態(tài)金屬硫族化合物納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行物理化學(xué)調(diào)控的研究進(jìn)展。

亞穩(wěn)態(tài)金屬硫族化合物納米材料具有豐富的組分和晶相，可調(diào)的電子結(jié)構(gòu)，而且易于發(fā)生各種化學(xué)轉(zhuǎn)化，這為探究和發(fā)展納米尺度的物理化學(xué)調(diào)控策略提供了嶄新的視角和廣闊的平臺(tái)。軟化學(xué)調(diào)控指的是在不完全破壞原有特征的前提下，實(shí)現(xiàn)可控的轉(zhuǎn)化或基于此構(gòu)筑更高級(jí)的結(jié)構(gòu)。軟化學(xué)反應(yīng)通常在溫和條件下進(jìn)行，因而易于實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程和機(jī)理的調(diào)控，從而可以根據(jù)需要控制反應(yīng)參數(shù)，對(duì)產(chǎn)物的組分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到裁剪其物理化學(xué)性質(zhì)的目的。

近年來，俞書宏院士課題組圍繞亞穩(wěn)態(tài)金屬硫族化合物納米材料的“軟化學(xué)”調(diào)控開展了系統(tǒng)的研究。研究人員發(fā)展了硫化銅基異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)合成（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6365; J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12913），并拓展到多元銅基硫族納米晶的組分和晶相控制（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138,5576; Nat. Commun. 2020, 11, 5194）；利用內(nèi)在熱轉(zhuǎn)換反應(yīng)和配體驅(qū)動(dòng)的化學(xué)還原合成銀基硫族納米晶及其異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的路徑（Small 2013, 9, 3765; J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 5390）；分別提出了區(qū)域選擇性生長(zhǎng)方法和“脈沖式軸向外延生長(zhǎng)”方法連續(xù)催化生長(zhǎng)成功合成了手性II–VI族半導(dǎo)體基異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)、尺寸和結(jié)構(gòu)可調(diào)的一維膠體量子點(diǎn)-納米線分段異質(zhì)結(jié)（Nat. Nanotechnol. 2020, 15, 192; Nat. Commun. 2018, 9, 4947）；發(fā)展了二元軟模板法控制合成硒化鎳超細(xì)納米線的新方法（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4020），實(shí)現(xiàn)了硫化鎳基異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)維度和物相的可控合成（CCS Chem.2021, 3, 58）；提出了磷摻雜和堿加熱誘導(dǎo)硒化鈷從立方相向正交相的晶相轉(zhuǎn)變策略（Nat. Commun. 2018, 9, 2533; Nat. Commun. 2019, 1, 5338）。進(jìn)一步探索了這些材料在催化和能量轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的應(yīng)用。

在該評(píng)述論文中，作者詳細(xì)分析了金屬硫族化合物納米結(jié)構(gòu)亞穩(wěn)特性的具體表現(xiàn)形式，如離子的遷移和空位、熱不穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性、化學(xué)反應(yīng)活性和晶相轉(zhuǎn)變，以及基于以上特征設(shè)計(jì)相應(yīng)的“軟化學(xué)反應(yīng)”路徑，包括離子交換、催化生長(zhǎng)、分離或耦合、模板嫁接或化學(xué)轉(zhuǎn)化及晶相的穩(wěn)定或構(gòu)建。作者重點(diǎn)介紹了利用以上設(shè)計(jì)原則和轉(zhuǎn)化規(guī)律對(duì)亞穩(wěn)態(tài)金屬硫族化合物納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行合成、修飾和功能化的最新進(jìn)展。最后，作者對(duì)亞穩(wěn)態(tài)金屬硫族化合物納米結(jié)構(gòu)“軟化學(xué)”調(diào)控研究的未來發(fā)展進(jìn)行了展望，并提出了對(duì)這個(gè)領(lǐng)域主要存在的機(jī)遇及挑戰(zhàn)的個(gè)人見解。

上述研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體、重點(diǎn)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心、合肥大科學(xué)中心的支持。

論文鏈接：

（合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、科研部）