外界因素驱动的复杂结构纳米晶超晶体材料的构筑及其性质研究

纳米晶超晶体（nanocrystal supracrystal）被认为是具有可操控的物理和化学性质的"超材料"，被视为未来的光、电等纳米器件的构筑单元(building block)。基于目前纳米晶超晶体的制备方法，本项目提出一系列具有化学功能性、可在较低温度热解并在纳米晶表面形成晶态物质的配体的设计和合成；利用配体交换反应把不同配体修饰到金、银纳米晶的表面，然后利用自组装技术制备三维（如六方密堆积、简单六方相和面心立方结构）二元纳米晶超晶体，深入阐明纳米晶表面配体性质与其结构及性质的关系；研究它们在外界因素（如温度、压力、光照等）驱动下的结构变化历程和所得到的复杂结构超晶体的性质（力学、电和光学性质等），深入阐明外界因素导致它们结构变化的基本机制和它们的结构与性质的关系；建立一种有效的、模块化的方法来实现复杂结构的超晶体材料的制备,从而达到方便、有效地调控超晶体的性质和实现其应用的目的。

本申请人基本完成了该项目的主要研究内容，在后续相关项目支持下，以后还会继续尽可能地完成剩余的内容。已完成了项目的任务要求（18篇已发表和1篇已接收SCI论文），其中包括Angew. Chem. Int. Ed. (1)、ACS Nano (1)、Chem. Sci. (1)、J. Mater. Chem. A (2)、Nanoscale (2)、 J. Phys. Chem. C (1)、Langmuir (3)、Soft Maters (1)、RSC Adv. (1)、CrystEngComm (1)等和2个授权中国专利等。代表性工作如下：（1） 零维/一维/二维超晶体材料的制备及性能测试。(a) 我们首先通过应力驱动的相分离制备了聚合物-无机双体磁性纳米颗粒，然后得到了囊泡结构的聚集体。(b) 通过使用高分子配体修饰金纳米晶表面，使其表面的电荷可调，从而实现长度可控和反复可调的一维金纳米晶链及不同尺寸金纳米晶混合链。(c) 通过在气液界面的过度生长制备了无需任何支撑物的单层金纳米晶网络膜，并研究了它对甲醇催化，具有的优异的性能。(2) 纳米材料在电催化和拉曼增强方面的应用。(a) 具有开口的、蛋黄蛋壳结构的金钯纳米晶可使纳米晶内部的核和外层壳的内表面有效地参与催化反应，因此具有优异的电催化性能，并且提高了其抗中毒能力和稳定性。(b) 我们报道了一种简单且方便的方法，在室温下通过在原位生成的金纳米颗粒上的过度生长铂来制备分散性好、形貌统一的具有高催化活性的最小尺寸的核壳金@铂纳米枝状物。(c) 我们发现这个三元纳米材料的催化性能取决于银钯壳层中表面银的含量而不是整个粒子的银含量。