科學(xué)家發(fā)現(xiàn)合成復(fù)合氧化物單晶納米材料的新方法

山東大學(xué)的劉宏教授,　重慶大學(xué)的胡陳果教授和中國(guó)國(guó)家納米科學(xué)中心海外主任、北京大學(xué)工學(xué)院先進(jìn)材料和納米技術(shù)系主任王中林教授，在合作研究中共同發(fā)明了一種合成復(fù)合氧化物單晶納米材料的新方法：復(fù)合氫氧化物溶劑法。該研究是他們共同合作在美國(guó)佐治亞理工學(xué)院王中林教授的實(shí)驗(yàn)室完成的。他們的方法以熔融的混合堿作為合成介質(zhì)，以?xún)r(jià)格低廉的無(wú)機(jī)鹽和氧化物為合成原料，在低于200℃的溫度下和常壓下進(jìn)行溶液反應(yīng)，合成了多種應(yīng)用于鐵電、鐵磁、巨磁阻、壓電、燃料電池及半導(dǎo)體的復(fù)合氧化物一維和零維單晶納米材料，為研究功能性氧化物的納米級(jí)科學(xué)和技術(shù)開(kāi)辟了一個(gè)具有重大商業(yè)應(yīng)用前景的新方向。他們的研究成果將發(fā)表在近期在納米通訊Nano　Letters和物理化學(xué)J.　Physical　Chemistry　B上，并申請(qǐng)了發(fā)明。該研究得到了國(guó)家留學(xué)基金、重慶大學(xué)留學(xué)基金和國(guó)家自然科學(xué)基金,　佐治亞理工學(xué)院以及美國(guó)科學(xué)基金會(huì)的資助。

　　復(fù)合氧化物因?yàn)榫哂袉我谎趸锊痪邆涞囊恍┲匾匦远艿綇V泛關(guān)注。然而，由于其結(jié)構(gòu)和成分的復(fù)雜性，難以用一般的納米材料合成方法來(lái)合成。目前為止，有限的幾種復(fù)合氧化物納米材料可以用水熱法，有機(jī)金屬化合物為原料的化學(xué)合成法及采用有機(jī)高分子作為模板或表面活性劑來(lái)進(jìn)行合成。

　　劉宏,　胡陳果和王中林發(fā)明的方法的基本原理是：將固體氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰三種中的兩種或三種按照一定比例配合作為合成反應(yīng)的溶劑，以降低其熔融溫度。復(fù)合氧化物AxByOz的A位元素以無(wú)機(jī)鹽的形式引入，B位元素采用氧化物的形式引入。將反應(yīng)物加入混合堿中，在大氣常壓下，經(jīng)加熱融化及保溫反應(yīng)后在熔液中形成單晶納米材料。由于不同材料的結(jié)晶習(xí)性不同，單晶納米材料發(fā)育成納米帶或納米立方體。在合成過(guò)程中，熔融的混合堿既起到溶劑的作用，又參與合成反應(yīng)，卻不zui后進(jìn)入產(chǎn)物。這種合成方法為一步合成法,　并具有以下優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楸苊饬烁邷睾透邏?，合成過(guò)程中控制參數(shù)較少，更容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化控制和批量生產(chǎn)；所采用的原料為廉價(jià)的化學(xué)原料，合成成本較低；合成過(guò)程中，納米材料在熔液中自由發(fā)育，所得到的單晶納米材料一般具有規(guī)則的外形；在合成過(guò)程中沒(méi)有引入表面活性劑或模板劑，納米材料的表面潔凈，適合對(duì)其進(jìn)行本征性能的研究，同時(shí)也容易進(jìn)行表面改性。這一合成方法具有一定的普適性，適合多種復(fù)合氧化物單晶納米材料的合成。通過(guò)更改反應(yīng)物，這種方法也可以得到單一氧化物和氫氧化物單晶納米材料。這一研究成果創(chuàng)立了一種全新的納米材料的合成方法，將對(duì)納米材料的研究和應(yīng)用起到重要的推動(dòng)作用。

　　王中林教授的課題組多年來(lái)一直從事單一氧化物納米帶的研究特別是氧化鋅納米結(jié)構(gòu)和器件,　例如納米帶,　單晶納米環(huán),　單晶納米彈簧,　超結(jié)構(gòu)納米螺旋和納米發(fā)電機(jī)等。王教授認(rèn)為該合成方法的發(fā)明，標(biāo)志著一維納米材料（納米線(xiàn),　納米帶,　納米棒）的研究將從簡(jiǎn)單的氧化物轉(zhuǎn)向復(fù)雜的多功能的氧化物,　它開(kāi)辟了納米材料和科學(xué)研究以及應(yīng)用的新篇章。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)合成復(fù)合氧化物單晶納米材料的新方法