"織紋"結(jié)構(gòu)金屬氧化物納米薄膜問(wèn)世
2016年11月17日 9:30 3674次瀏覽 來(lái)源： 中國(guó)新材料網(wǎng) 分類(lèi)： 新材料前沿
美國(guó)布朗大學(xué)官網(wǎng)7日發(fā)布公告稱(chēng)，該校工程學(xué)院研究人員利用他們創(chuàng)建的石墨烯模板，成功合成出具有褶皺和凹裂結(jié)構(gòu)的超薄金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)，并證明這些織紋結(jié)構(gòu)能顯著改進(jìn)光催化劑和電池電極的性能。相關(guān)研究發(fā)表在美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)《納米》期刊上。
該研究團(tuán)隊(duì)之前曾成功在氧化石墨烯單層納米材料上引入褶皺和凹裂結(jié)構(gòu)，從而大大增強(qiáng)了石墨烯的抗水性和導(dǎo)電性。但他們想用同樣方法增強(qiáng)金屬氧化物等材料性能時(shí)卻遇到困難：引入褶皺結(jié)構(gòu)需要從多個(gè)方向?qū)κ┒啻问?，而金屬氧化物太硬，這種施壓過(guò)程會(huì)使其斷裂，無(wú)法操作。“于是，我們嘗試用褶皺的石墨烯層作為模板，結(jié)果制作出褶皺的金屬氧化物薄膜。”領(lǐng)導(dǎo)該研究的博士后研究員陳伯彥(音譯)說(shuō)。
陳伯彥團(tuán)隊(duì)將石墨烯沉積到受熱會(huì)收縮的聚合物底層上，底層在收縮過(guò)程中會(huì)將石墨烯擠向頂層，形成褶皺或凹裂結(jié)構(gòu)。接著他們移走底層，在石墨烯褶皺層下面留下空置層，將褶皺的石墨烯層放到帶正電的金屬離子水溶液中。帶負(fù)電石墨烯會(huì)將金屬離子吸引到層間空位，在那里鍵合成與石墨烯層一樣的褶皺或凹裂結(jié)構(gòu)，最后將石墨烯氧化揮發(fā)，留下褶皺的金屬氧化物層。
他們用這種石墨烯模板制成了鋅、鋁、鎂和銅等不同金屬氧化物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由于石墨烯壓縮過(guò)程可以沿多個(gè)方向多次施壓，從而獲得不同的褶皺結(jié)構(gòu)。
檢測(cè)表明，新結(jié)構(gòu)的褶皺表面能增強(qiáng)金屬氧化物的性能，如褶皺氧化鎂電極的導(dǎo)電性能是平層的4倍，凹裂結(jié)構(gòu)氧化鋅對(duì)光催化反應(yīng)的催化性能也是平層的4倍。陳伯彥表示，新方法除了可用來(lái)改進(jìn)金屬氧化物的性能，還可用來(lái)研制不同性能的超級(jí)薄膜及全新二維材料。
責(zé)任編輯：于璐
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