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⬡ 新材料科研进展

浙江师范大学发现POM分子笼可组装成纳米线

完成机构
研究领域
发布时间
2025-07-12

💡这项突破是什么?

-size:12px;">12@{W4}12壳层;(e){W4}12壳层;(f, g)完整的五壳层Na6@Mn12@{W4}12@Mn6@{PW9M6}8。(b, d, e, g)对应多面体的简化拓扑结构。Na12仅用于表示二十面体的原子位置,不反映钠离子的数量。

POMs是由前过渡金属(如V、Mo、W、Nb、Sb等)以其最高氧化态和氧形成的一类金属-氧簇。POM化学经过近两百年的发展,其结构多样性和功能应用不断扩展。POMs携带的高负电荷和丰富的氧原子为功能化提供了丰富的位点,使得功能性POM分子笼(MCs)的设计成为可能。根据组成和结构特征,POM基MCs可分为两类:金属-有机MCs和纯无机MCs。然而,由于POMs的高负电荷和富氧组成,可预测的POM基MCs的设计仍然具有挑战性。


另外在过去的几十年里,研究人员致力于POM基纳米材料的设计和可控制备。然而,由于缺乏连接介质,POMs以单簇水平自组装成纳米线及二维纳米片仍然充满挑战。这一过程不仅需要适当的驱动力促进团簇聚集,还需要有效限制生长维度以抑制结晶。表面活性剂驱动的两相组装方法已成为合成各种POM基纳米材料的有效策略,包括单层纳米片、纳米管、纳米带、簇烯和超晶格。然而,对于具有高对称性的POM基MCs,其各向同性表面无法为定向组装提供合适的位点,从而阻碍了纳米超结构的生长。该研究表明这些POM基MCs可通过与阳离子CTA+配体的静电接触组装成纳米线,展示了其在单簇水平上的灵活组装能力。这种巨型POM无机分子笼在功能纳米材料制备中具有巨大的应用潜力。


图2. POM纳米线的形貌和表征:(a)大尺度TEM图像。(b)POM纳米线的STEM图像。(c)POM纳米线的SAXRD图谱。(d)具有宏观单POM簇的AC-HAADF-STEM图像。(e)通过AFM观察的POM纳米线高度。(f)POM纳米线和晶体固体的SAXS曲线。

该研究由国家自然科学基金、浙江省自然科学基金及浙江师范大学启动经费支持。浙江师范大学杨文竹、清华大学刘雅洁、浙江师范大学王明月为论文共同第一作者,詹才宏、蒋战果、王训为论文共同通讯作者。浙江师范大学为第一完成单位。



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