以中间态过渡金属化合物为牺牲模板可控制备贵金属纳米催化材料

Preparation of noble metal nanomaterials with transition metal compounds as sacrificial templates is a new research area, which has the potential to be a new method for synthesizing noble metal nanomaterials with clean surfaces. In this project, based on the potential differences, we propose using transition metal compounds (oxides, sulfides, etc.) at intermediate oxide state as sacrificial templates to prepare noble metal nanomaterials and nanocomposites with controlled morphology and size and highly efficient catalysis through the galvanic replacement reactions. Noble metal nanomaterials prepared by this technique have clean surfaces and can be directed into assembled microstructures, which endow them with superior catalytic and optical properties. Through this project, the emerging research field of using transition metal compounds at intermediate oxide state as sacrificial templates to prepare noble metal nanomaterials can be well understood. The preparation technique and functionality of the noble metal nanomaterials can be broadened. The as-prepared noble metal nanomaterials and nanocomposites might be more appealing in the application in photocatalysis and electrocatalysis.

以过渡金属化合物为牺牲模板来制备贵金属纳米材料是一个新颖的研究方向，有望发展成为制备表面洁净的贵金属纳米材料的新方法。本项目提出采用中间态过渡金属化合物(氧化物、硫化物等)纳米材料作为牺牲模板，利用它们与贵金属离子之间的电位差，以置换反应(化学沉积)方法来制备具有形貌粒径可控和高效催化作用的贵金属纳米材料和纳米复合材料。这种方法制备出的贵金属纳米材料表面清洁，通过导向作用能够组装成特殊的微观形貌，可具备更加优良的催化性能和光学性能。通过本项目的研究可以更深入地了解以过渡金属中间态化合物为牺牲模板来制备贵金属纳米材料这一新兴的研究领域，拓宽贵金属纳米材料的制备方法和功能化，使制备的贵金属纳米材料和复合纳米材料更适合于光催化和电催化等应用研究。

本项目以中间态过渡金属化合物作为牺牲模板，利用它们与贵金属离子和其它硫属化合物之间的电位差来制备具有形貌和粒径可控的纳米复合材料，并研究了相关材料在光电催化和SERS检测领域的性能。以Cu2O和rGO-Mn3O4为牺牲模板，制备了Cu2O/Ag、中空Cu2O/Au和rGO-Mn3O4-Pt纳米复合材料，研究了纳米复合材料形貌对光催化和SERS性能的影响；以过渡金属磷硫化合物为原料，利用置换法、固相烧结法和PLD技术制备了CuS/Au、Ag/Ag2S/Ag3CuS2、Ni0.90Fe0.10PS3和Ag@MoS2纳米复合材料，研究了纳米复合材料结构和形貌对光电催化性能以及表面增强拉曼光谱（SERS）性能的影响；以过渡金属硫氧化合物为原料，利用离子交换法制备了过渡金属硫氧化合物复合材料，通过调控催化剂的结构、组成和界面特性，增强了催化剂的光催化分解水产氢性能。本项目的研究深入地揭示以过渡金属中间态化合物为牺牲模板来制备贵金属或其它金属化合物纳米材料这一研究领域的规律性问题，拓宽了其制备方法，使制备的纳米复合材料在催化及传感领域具有特殊性能和更好的应用前景。本项目在ACS Catalysis、Nanoscale等期刊发表SCI论文35篇，培养毕业博士生5人，硕士生1人。