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第一作者：吴烦
通讯作者：刘朋昕
通讯单位：上海科技大学
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c04084
摘要
本研究揭示了二维TiO2(B)纳米片的定向附着结晶机制，该机制是通过一维钛甘醇酸配位聚合物经过水解和缩合反应实现的。通过时间追踪实验，发现这种一维配位聚合物是使用钛醇盐和氯化物作为前体合成TiO2(B)纳米片的中间体，表明了一维到二维生长机制的普遍性。这种侧向附着路径连接了经典和非经典的结晶解释，并暗示了其他一维复合物作为二维材料潜在前体的可能性。
研究成果
上海科技大学刘朋昕在《Nano Letters》上发表了题为“Crystallization of 2D TiO2 Nanosheets via Oriented Attachment of 1D Coordination Polymer”研究团队报告了一维钛甘醇酸配位聚合物在溶剂热合成中向二维TiO2(B)纳米片的一维到二维生长行为。此外，该配位聚合物在其他报道的系统中作为中间体连续形成并消耗，这表明一维到二维的生长路径是普遍的。该生长过程不涉及层状模板的利用或形成，而是一维分子的定向附着是最可能的反应路径，与传统的金属氧化物溶胶-凝胶合成中的单体逐个添加不同。
论文亮点
1.一维到二维生长机制：揭示了从一维钛甘醇酸配位聚合物到二维TiO2(B)纳米片的定向附着生长机制。
2.中间体的发现：发现一维配位聚合物是合成TiO2(B)纳米片的中间体，为理解生长机制提供了关键线索。
3.普遍性：该生长机制的普遍性表明，其他一维复合物也可能作为二维材料的前体。
4.结构特性考虑：考虑了TiO2(B)纳米片和配位聚合物的晶体结构特性，提出了可能的结晶路径。
图文导读
图1：展示了合成的(Ti-2EG)n晶体的光学显微镜图像、溶剂热产物的透射电子显微镜图像以及它们的粉末X射线衍射图和固态核磁共振谱。
图2：描述了TiEG-SS向(Ti-2EG)n转化的热重分析和差示扫描量热曲线，以及溶剂热产物的粉末X射线衍射图。
图3：通过时间追踪实验展示了(Ti-2EG)n作为中间体的代表性透射电子显微镜图像和选区电子衍射图。
图4：提出了从(Ti-2EG)n到TiO2(B)纳米片的生长机制，包括逐步水解和缩合的过渡态和最终产物。
结论
本研究不仅揭示了TiO2(B)纳米片和(Ti-2EG)n之间的联系，还强调了溶剂在二维纳米材料合成中的作用，并提出了一维到二维生长机制，为使用以前被忽视的一维前体生长其他二维材料提供了潜在的联系和指导。
作者简介
刘朋昕，博士，上海科技大学物质科学与技术学院助理教授、研究员、独立课题组长。2016-2021年先后于厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室（合作导师：郑南峰院士，郑兰荪院士）和瑞士苏黎世联邦理工（合作导师：Christophe Copéret 教授）从事博士后研究工作，2021年加入上海科技大学，曾主持首批博新计划、博士后面上、欧盟玛丽居里基金、浦江人才等项目，已以第一或通讯作者在Science, Nature Cat., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Natl. Sci. Rev. 等期刊发表多篇具影响力的研究论文。研究方向集中在无机纳米材料的表面化学，尤其是原子级分散催化剂、超薄结构氧化物和其他模型体系的表面化学。另外，刘朋昕博士还是受百万粉丝喜爱的知名科学科普博主。
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