运用表面活性剂热新方法合成新型晶态金属硫属化物的研究

Crystalline metal chalcogenides have been recognized as one of most important inorganic functional materials due to their rich structural chemistry and unique properties. Synthesizing novel chalcogenides with interesting structures and exciting properties have attracted considerable research interests in the past decades, and the innovations in synthetic methodology are the motive power for the development of chalcogenide chemistry. This project will focus on the application of surfactant-thermal method in preparing novel chalcogenides. In order to synthesize chalcogenides that are not available under hydrothermal, solvothermal, and ionothermal conditions, various surfactants will be used as reaction media or reactants with the addition of auxiliary solvents (organic amines and ionic liquids). Actually, a variety of metal chalcogenides with different compositions and interesting structures have been surfactant-thermally synthesized in our preliminary work. Based on these results, we will systematically investigate the influence of the structures and properties of surfactants to the structural formation of chalcogenides, and the interactions between surfactants and chalcogenide species. The project will also try to clarify the issue that how the reaction conditions (such as reaction temperature and time, pH) affect the nucleation of chalcogenide species in the surfactant based reaction media.

晶态金属硫属化物因其丰富的结构和突出的物理化学性质而被认为是一类重要的无机功能材料。如何获得新型的金属硫属化物一直是该领域研究的热点。因此，对合成方法的创新是推动该领域不断向前发展的主要动力。本项目将开发表面活性剂热合成新型晶态金属硫属化物的新方法。通过采用表面活性剂作为反应媒介或反应物，结合有机胺或离子液体的辅助溶剂作用，合成在水（溶剂）热和离子热中无法获得的金属硫属化物。我们的前期工作已经通过采用多种表面活性剂作为溶剂，制备了一系列含不同组分、结构新颖的晶态金属硫属化物。在此基础上，本项目将系统考查表面活性剂的结构与性质对所得金属硫属化物结构的影响。总结表面活性剂与金属硫属化物的相互作用规律。深入探讨在表面活性剂热中各种反应条件（反应温度、时间、pH）对金属硫属化物结构与晶体生长的作用规律。

晶态金属硫属化物由于其在半导体光电、储能及催化等方面表现出的突出性能而引起了人们的广泛关注。开发新的合成方法对于探索发现新型的金属硫属化物至关重要。在该项目的支持下，我们将表面活性剂热应用于新型晶态金属硫属化物的合成中。通过采用表面活性剂作为反应媒介或反应物，结合有机胺或离子液体的结构导向作用，合成了大量新颖的金属硫属化物。阐明了表面活性剂的结构与性质对所得金属硫属化物结构的影响。探究了表面活性剂与金属硫属单元的相互作用。该项目的研究结果包括：（1）以各种有机胺为模板，在表面活性剂热条件下合成了多例新型金属硫属化物，中性和碱性的表面活性剂有助于金属硫属化物的形成和晶体生长，而酸性表面活性剂不利于金属硫属化物的形成；（2）以表面活性剂为模板制备了一系列具有介观二维层状结构的镉-锑硫化物，二胺类表面活性剂的氨基基团与无机层中的硫离子之间的氢键作用对介观结构的形成起着重要作用；（3）以各种离子液体为模板合成了多例新型金属硫属化物，离子液体和表面活性剂均与金属硫属单元存在相互作用，这种竞争关系不利于晶体生长；（4）探究了这些新型材料在半导体光电、磁性、非线性光学、储能等方面的性能应用。该项目的研究成果已完成项目预期的研究目标。在项目执行期间，项目负责人以通讯作者身份在国际主流SCI期刊上发表学术论文10篇，申请发明专利2件。项目负责人在该项目执行期内获江苏省“六大人才高峰”项目资助。目前已培养毕业的硕士研究生六名。该项目的开展深化了应用表面活性剂热制备金属硫属化物的认识，为金属硫属化学的发展提供了新的研究思路。