北大张艳锋团队创新突破：用食盐制备高性能新材料

北大张艳锋团队创新突破：用食盐制备高性能新材料

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科学网

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来源

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https://news.sciencenet.cn/htmlpaper/2024/9/202492111725505117087.shtm

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近日，北京大学工学院张艳锋研究员课题组在新型材料制备领域取得重大进展。他们创新性地采用价格低廉且储量丰富的微米级氯化钠晶体作为生长模板，成功实现了二维金属性过渡金属硫属化合物（MTMDCs）纳米片粉体的批量化制备。这一方法不仅简化了制备过程，还提高了材料的质量和均匀性，为能源领域的应用提供了新的可能性。该研究发表于《美国化学学会杂志》并被选为封面文章，展示了氯化钠模板法在新材料制备中的巨大潜力。

氯化钠（NaCl），也就是我们日常生活中常见的食盐，竟然成为了新材料制备的关键。张艳锋团队巧妙地利用了氯化钠晶体的特殊结构，将其作为模板来生长二维金属性过渡金属硫属化合物。

氯化钠模板法的优势在于：

1. 成本低廉：氯化钠储量丰富，价格低廉，易于获取。
2. 制备简单：相比传统的制备方法，氯化钠模板法操作更为简便。
3. 可控性强：通过调节氯化钠晶体的尺寸和形状，可以精确控制最终材料的形貌和尺寸。

二维金属性过渡金属硫属化合物（MTMDCs）是一类具有独特性质的新型材料，其结构介于二维材料和一维纳米材料之间，兼具两者的优势。这类材料具有以下特点：

• 准一维结构：在保持二维材料平面特性的同时，具有类似纳米管的准一维结构。
• 弯曲自由度：由于其弯曲的结构，可以实现对材料性能的额外调控。
• 手性特征：具有丰富的手性结构，可以进一步调控材料的物理化学性质。
• 结构驰豫：表面原子可以发生结构驰豫，从而影响材料的电子结构和能带分布。

这些独特性质使得MTMDCs在多个领域展现出广阔的应用前景：

• 能源领域：可用于制备高性能电池电极材料，提高能量存储效率。
• 电子器件：其特殊的电子结构使其在场效应晶体管、传感器等器件中具有潜在应用。
• 光电子学：在光电转换和光催化领域展现出优异性能。
• 生物医学：其独特的结构和性质可能在生物成像和药物递送中发挥作用。

张艳锋团队的创新之处在于成功实现了MTMDCs的批量化制备。传统的制备方法往往存在产量低、成本高、重复性差等问题，严重限制了这类材料的实际应用。而氯化钠模板法则突破了这些瓶颈：

• 批量化生产：通过优化工艺参数，实现了高质量MTMDCs的规模化制备。
• 成本控制：使用廉价的氯化钠作为模板，显著降低了制备成本。
• 质量提升：制备出的材料具有更好的结晶性和均匀性，性能更加稳定。

这一突破为MTMDCs从实验室走向产业化应用铺平了道路，有望在不久的将来看到这类材料在实际产品中的应用。

张艳锋团队的研究成果不仅展示了氯化钠模板法在新材料制备中的巨大潜力，更为重要的是，它为二维金属性过渡金属硫属化合物的广泛应用开辟了新途径。随着制备技术的不断优化和应用研究的深入，这类材料有望在能源、电子、生物等多个领域发挥重要作用，推动相关技术的革新和发展。

这一研究成果再次证明，科技创新往往源于对常见物质的重新认识和巧妙利用。从普通的食盐到高科技新材料，这样的转变正是科学研究的魅力所在。