基于超分子两亲分子体系的铁系纳米材料的可控制备及其磁/催化性质研究

由于价格优势和性能优良等特点，铁系元素的单质、合金和化合物在磁性材料、催化、能源、环境和生物医学等领域有着广泛应用。铁系纳米材料的可控制备及其结构与性质之间的关联研究，已成为纳米科技研究领域的一个重要方向。本申请拟从胶体与界面化学角度入手，利用超分子两亲分子或两亲分子的结构特点，调节合成体系中分子间非共价相互作用，结合高斯计算，研究纳米材料的形成机理，实现形貌与结构可调的铁系纳米材料的控制合成。通过材料微结构表征，研究铁系磁性纳米材料的界面有序组装或结构演变，揭示其变化内因。研究铁系纳米材料的光（电）催化和磁性质，揭示材料尺寸、形状与结构同其性质变化之间的内在联系。

由于价格优势和性能优良等特点，铁系元素的单质、合金和化合物在磁性材料、催化和生物医学等领域有着广泛应用。铁系纳米材料的制备及其结构与性质之间的研究，已成为纳米科技研究领域的一个重要方向。本申请利用超分子两亲分子、两亲分子或小分子的结构特点，通过合成体系构筑及分子间非共价相互作用调控，着重进行了铁氧体纳米结构的制备与性质研究。本项目完成了最初实验设计设想，取得了多个实验进展；发表的一篇论文连续两次入选该期刊季度热点论文。实验表明，基于合成体系设计，控制制备出铁磁性的MnFe2O4亚微米空心球和超顺磁性的亚微米尺寸的MnFe2O4实心球。结果表明由小尺寸MnFe2O4纳米晶形成的实心球的饱和磁化强度比常规的MnFe2O4纳米晶要高；而且两种结构均表现出非常好的可见光光催化性质。进一步通过体系中的界面性质调节，实现了铁氧体纳米结构在能量储存与转换方面的应用，初步研究其电化学性能调控的机制。通过合成体系中两亲分子与金属盐以及溶剂之间的相互作用调节，制备出另一种铁氧体的亚微米尺度的单晶和多晶球状结构，初步研究了材料结构与其磁性和催化性质变化之间的联系。