科學家發(fā)現合成復合氧化物單晶納米材料的新方法

山東大學的劉宏教授,　重慶大學的胡陳果教授和中國國家納米科學中心海外主任、北京大學工學院先進材料和納米技術系主任王中林教授，在合作研究中共同發(fā)明了一種合成復合氧化物單晶納米材料的新方法：復合氫氧化物溶劑法。該研究是他們共同合作在美國佐治亞理工學院王中林教授的實驗室完成的。他們的方法以熔融的混合堿作為合成介質，以價格低廉的無機鹽和氧化物為合成原料，在低于200℃的溫度下和常壓下進行溶液反應，合成了多種應用于鐵電、鐵磁、巨磁阻、壓電、燃料電池及半導體的復合氧化物一維和零維單晶納米材料，為研究功能性氧化物的納米級科學和技術開辟了一個具有重大商業(yè)應用前景的新方向。他們的研究成果將發(fā)表在近期在納米通訊Nano　Letters和物理化學J.　Physical　Chemistry　B上，并申請了發(fā)明。該研究得到了國家留學基金、重慶大學留學基金和國家自然科學基金,　佐治亞理工學院以及美國科學基金會的資助。

　　復合氧化物因為具有單一氧化物不具備的一些重要特性而受到廣泛關注。然而，由于其結構和成分的復雜性，難以用一般的納米材料合成方法來合成。目前為止，有限的幾種復合氧化物納米材料可以用水熱法，有機金屬化合物為原料的化學合成法及采用有機高分子作為模板或表面活性劑來進行合成。

　　劉宏,　胡陳果和王中林發(fā)明的方法的基本原理是：將固體氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰三種中的兩種或三種按照一定比例配合作為合成反應的溶劑，以降低其熔融溫度。復合氧化物AxByOz的A位元素以無機鹽的形式引入，B位元素采用氧化物的形式引入。將反應物加入混合堿中，在大氣常壓下，經加熱融化及保溫反應后在熔液中形成單晶納米材料。由于不同材料的結晶習性不同，單晶納米材料發(fā)育成納米帶或納米立方體。在合成過程中，熔融的混合堿既起到溶劑的作用，又參與合成反應，卻不zui后進入產物。這種合成方法為一步合成法,　并具有以下優(yōu)點。因為避免了高溫和高壓，合成過程中控制參數較少，更容易實現工業(yè)化控制和批量；所采用的原料為廉價的化學原料，合成成本較低；合成過程中，納米材料在熔液中自由發(fā)育，所得到的單晶納米材料一般具有規(guī)則的外形；在合成過程中沒有引入表面活性劑或模板劑，納米材料的表面潔凈，適合對其進行本征性能的研究，同時也容易進行表面改性。這一合成方法具有一定的普適性，適合多種復合氧化物單晶納米材料的合成。通過更改反應物，這種方法也可以得到單一氧化物和氫氧化物單晶納米材料。這一研究成果創(chuàng)立了一種全新的納米材料的合成方法，將對納米材料的研究和應用起到重要的推動作用。

　　王中林教授的課題組多年來一直從事單一氧化物納米帶的研究特別是氧化鋅納米結構和器件,　例如納米帶,　單晶納米環(huán),　單晶納米彈簧,　超結構納米螺旋和納米發(fā)電機等。王教授認為該合成方法的發(fā)明，標志著一維納米材料（納米線,　納米帶,　納米棒）的研究將從簡單的氧化物轉向復雜的多功能的氧化物,　它開辟了納米材料和科學研究以及應用的新篇章。

科學家發(fā)現合成復合氧化物單晶納米材料的新方法