金属和金属氧化物纳米晶体的表面结构控制及功能调控

表面是各类固体材料的特殊和关键的组成部分，众多化学反应和物理过程也发生在表面上，表面的结构直接决定了材料的某些化学和物理性质。在纳米尺度下，表面的作用尤为突出，纳米晶体的生长、性质以及进一步的组装、功能化，皆与其表面结构密切相关。本项目拟以晶体的各向异性这一基本性质为出发点，以具有催化等重要物理化学性质的金属氧化物、金属纳米晶体为主要研究对象，通过晶体生长环境的控制和定向化学刻蚀，实现纳米晶体表面结构的可控制备，进而调控其晶面相关的物理化学特性。该研究拟发展纳米晶体表面结构控制的新方法，发现和总结相应的表面结构控制规律以及明确表面结构与物理化学性质之间的关联，为具有实用前景的纳米晶体的表面、界面行为及功能调控的提供理论和实践基础，进而在表面科学基础研究和实际应用之间建立起一座桥梁，将单晶体的表面结构与其物理化学性能调控的研究从纯基础研究推进到实用化的研究。

表面与界面是各类材料的特殊和关键的组成部分，表面与界面的结构直接决定了材料的某些化学和物理性质。本项目运用结构化学和表面科学基本原理和研究方法，通过晶体生长环境的控制和定向化学刻蚀，实现了纳米晶体表面结构的可控制备，进而调控其晶面相关的物理化学特性：提出了通过过饱和度控制微纳米晶体表面能的理论，并以此理论为指导，设计合成了一系列具有不同表面能晶面的微纳米晶体；成功地制备了一系列高指数晶面裸露的Au、Pd、Pt及其合金纳米晶体，并研究其表面结构与相关催化等物理化学性质的关系；发展了UPD辅助合成贵金属纳米合金的方法，成功制备了{hkl}高指数晶面裸露的Au-Pd纳米晶及比例可调的八面体Pt-Cu纳米合金等；控制合成了具有高能面裸露的SnO2、Cu2O、TiO2等微纳米晶体，并对其气敏和催化性质进行了测试；使用“自上而下”定向化学刻蚀的方法合成出具有螺旋结构的ZnO纳米材料以及具有可见光区荧光且波长可调的MgO纳米晶簇。以ZnO@ZIF 8纳米棒为例研究了半导体氧化物@MOF核壳结构的制备，实现了分子尺寸选择性的光电检测；通过对光催化剂不同晶面的选择性负载提高其光生载流子分离效率。