近日，iChEM研究人员、复旦大学董安钢研究员课题组在纳米晶超晶格组装及电催化应用方面的研究取得进展，相关成果以“Tubular Monolayer Superlattices of Hollow Mn3O4 Nanocrystals and Their Oxygen Reduction Activity”为题，发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 12133-12136)。
纳米晶超晶格由于其结构和性能的可调性是目前化学材料领域的一个前沿研究热点，而对超晶格的介观结构和其构筑单元的合理调控是拓展其应用的重要途径。传统超晶格一般为实心纳米晶所组成的三维密堆积结构，不利于传质及活性位点的暴露。近年来人们在低维纳米晶超晶格的组装方面做了很多努力且取得了一些有益进展，但超晶格材料在能源相关领域的应用依然受到很大的限制。在该研究中，董安钢课题组借助类似分子外延生长的限域组装策略，开发出一种由单层空心Mn3O4纳米晶颗粒所构筑的自支持管状超晶格结构。他们首先利用油酸对阳极氧化铝模板（AAO）进行预处理，通过控制组装条件，将MnO纳米晶组装成管状超晶格，然后利用MnO纳米晶易氧化的特点，将其氧化为Mn3O4@MnO核壳结构；在此基础上，通过高温处理（500℃）将纳米晶表面固有的油酸配体以及AAO孔道表面的油酸分子碳化，最后利用KOH同时将AAO模板和MnO内核刻蚀，获得由单层中空Mn3O4纳米晶颗粒所构筑的管状超晶格。归因于其理想的碳包覆以及多级空心结构，所得管状超晶格在电催化氧还原反应中显示出优异的电化学活性和稳定性。该工作为纳米晶超晶格材料在能量存储和转化中的应用提供了一条重要的研究思路。
该工作第一作者为复旦大学化学系博士生李同涛，博士后薛斌、博士生汪碧微等参与了该工作。研究工作得到了科技部和国家自然科学基金委的资助。
论文链接：http://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.7b06587
