离子液体对TiO2的成核、物相及形貌的影响研究

离子液体用于无机材料合成及形貌控制，是近年兴起的新领域。本项目针对该领域中的关键科学问题：离子液体对无机材料的成核过程影响；离子液体对无机材料形貌的控制机制，拟采用理论计算和实验验证相结合的方式，选择金红石和锐钛矿型TiO2为研究目标，在现有工作基础上，开展离子液体对金红石和锐钛矿成核过程及金红石物相和形貌控制机制研究。本项目的目的在于，通过较具可行性的TiO2材料，揭示离子液体对无机材料成核过程影响及控制无机材料形貌机制，以促进和拓展离子液体在无机材料合成的应用和无机材料新合成途径的研究。相关研究尚十分罕见，本项目的主要研究内容和理论计算与实验验证相结合的研究方法，即可作为本项目申请的主要创新点和特色。

离子液体作为一种新型反应介质，在应用于无机材料中，对材料的成核、物相及形貌具有明显的控制作用。离子液体与材料表面的相互作用是其控制作用的根本原因，也是该领域的和关键科学问题之一。本项目以TiO2为主要研究对象，拟采用第一性原理计算及实验验证相结合的方式，以离子液体与材料表面的相互作用为核心，开展离子液体对TiO2成核、物相及形貌的影响研究。本项目工作的主要进展如下：.1. 离子液体与目的产物晶面相互作用的“几何匹配原则”.依据第一性原理的理论计算结果及实验验证相结合的方式对上述工作进行了进一步的验证，提出了离子液体与目的产物晶面相互作用的“几何匹配原则”，即在满足静电、氢键等相互作用的前提下，需要在一定程度上满足离子液体的芳香环-堆积空间几何需求。这一原则不仅可为在无机材料合成中充分发挥离子液体多样性和可设计性提供了重要的选择性原则，且可能为将离子液体用于无机材料形貌和物相的设计及定向合成提供重要的理论依据。.2. 离子液体的阳离子与阴离子优先吸附的两种作用机制.晶体的表面特性与反应介质的pH值密切相关，在前躯体控制gamma-AlOOH物相和形貌的研究中，实验验证了离子液体存在阴离子或阳离子优先吸附的两种作用机制，且与产物的形貌和物相存在对应关系。这一工作对于材料的控制与定向合成中，如何选择离子液体种类和反应条件具有重要的参考价值。.3. 离子液体复合溶剂中的协同效应.通过复合溶剂的组成调节反应体系的极性和表面张力，成功实现了20 nm以下的Fe3O4纳米离子自组装形成的单层片状纳米结构，并可表现出明显的铁磁性，突破了小尺度纳米离子多为单畴粒子，而导致超顺磁性的限制，纳米离子间的晶界起到了类磁畴畴壁的作用。.迄今本项目工作共发表标注论文33篇，包括：Nanoscale (3), Chem. Eur. J. (3), J. Mater. Chem. (1), Chem. Comm. (1), Inorg. Chem. (1), CrystEngComm (11), Scientifc Reports (1), J. Mater. Chem. A (3), Phys. Chem. Chem. Phys. (1), Dalton Trans (2), RCS Adv. (2)等。获授权专利两项，在审专利两项，培养三名硕士和三名博士研究生。