韩士奎/俞书宏JACS：Kirkendall驱动可重构纳米晶体可逆化学转变

研究内容

化学转化原理的潜在普遍性使其成为纳米晶体（NC）合成的有力工具。一个例子是纳米级的Kirkendall效应，它为构建与固体结构相比具有不同性能的空心结构提供了指导。然而，即使是这种通用工艺在材料范围、结构复杂性方面仍然有限，特别是在传统固体到空心工艺之外的转换方面。

合肥工业大学韩士奎/中国科学技术大学俞书宏证明了Kirkendall效应的扩展，该效应驱动亚稳态金属硫属化物（MC）和金属磷化物（MP）之间的可逆结构和相变。从Ni 3 S 4 /Cu 1.94 S NC作为初始框架开始，配体调节的主/客体（S 2- /P 3- ）阴离子在Ni 3 S 4 /Cu 1.94 S和Ni 2 P/Cu 3 P相之间的顺序提取和扩散使固体到中空到固体的结构基序进化，同时保持NC的整体形态。机理研究表明，亚稳态MC和MP之间的转变是通过配体依赖的动力学控制和阴离子混合诱导的热力学控制相结合的方式发生的。相关工作以“Kirkendall Effect-Driven Reversible Chemical Transformation for Reconfigurable Nanocrystals”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。

研究要点

要点1.作者介绍了一种通用的Kirkendall效应引导方案，通过精确的形态控制来驱动亚稳态金属硫属化物（MC）和金属磷化物（MP）之间的可逆结构和相变。

要点2.一维（1D）和三维（3D）Ni 3 S 4 和二维（2D）Cu 1.94 S NC由于其灵活的合成和可控的反应性而被用作初始框架。通过采用配体调节的顺序提取和主/客体（S 2- /P 3- ）阴离子的扩散，在Ni 3 S 4 /Cu 1.94 S和Ni 2 P/Cu 3 P相之间实现了可逆的固-空-固结构基序演化，并保持了基本的形态。

要点3.深入的机理研究表明，亚稳态MC和MP之间的可逆转变是通过结合配体依赖的动力学控制和阴离子混合诱导的热力学控制进行的。该策略为创建具有可调形态（1D、2D和3D）、成分（金属-半导体和半导体-半导体）、结构（核-壳、点状、火柴棒、Janus和分层）和界面（晶体学-非晶态和晶体学-外延）的可重构NC库提供了一个强大的平台。

该研究结果从实验和理论的角度揭示了亚稳态NC独特的离子扩散率依赖特性，从而形成了一个具有特定性质和潜在应用的可重构NC库，用于能量转换和存储、催化和光电子。

研究图文

图1. irkendall效应驱动Ni 3 S 4 和Ni 2 P相NRs之间的结构基序转换。

图2. Ni 3 S 4 和Ni 2 P相NRs之间Kirkendall效应驱动的结构基序转换的表征和模拟。

图3. Kirkendall效应驱动Cu 1.94 S和Cu 3 P相NPls之间的结构基序转换。

图5. Kirkendall效应驱动镍基和铜基硫族化合物与磷化物HN之间的结构基序转换。

文献详情

Kirkendall Effect-Driven Reversible Chemical Transformation for Reconfigurable Nanocrystals

Hou-Ming Xu, Chao Gu, Gang Wang, Pengfei Nan, Jian-Ding Zhang, Lei Shi, Shi-Kui Han,* Binghui Ge, Yang-Gang Wang, Jun Li, Shu-Hong Yu*

J. Am. Chem. Soc.

DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.4c10252

版权声明：「崛步化学」旨在分享学习交流化学、材料等领域的最新资讯及研究进展。编辑水平有限，上述仅代表个人观点。投稿，荐稿或合作请后台联系编辑。感谢各位关注！