高質(zhì)量無(wú)機(jī)納米晶制備及性能研究獲新成果

近日，中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所在“高質(zhì)量無(wú)機(jī)納米晶制備及性能研究”方面取得新進(jìn)展，榮獲2009年度吉林省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

無(wú)機(jī)納米晶是納米材料中重要的一類，包括II-VI族半導(dǎo)體、金屬氧化物等多種材料，由于它們具有光、電、磁等功能而在發(fā)光顯示、太陽(yáng)能電池、生物標(biāo)記、磁記錄等許多領(lǐng)域展示了巨大的應(yīng)用前景。高質(zhì)量無(wú)機(jī)納米晶具有高結(jié)晶性、缺陷少、粒徑分布窄的特點(diǎn)，其制備對(duì)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用領(lǐng)域都是非常重要的。

無(wú)機(jī)納米晶的主要制備技術(shù)包括金屬有機(jī)方法、溶膠-凝膠法、反相膠束法、水相法、水熱/溶劑熱法和共沉淀法等。經(jīng)典的金屬有機(jī)法可合成高質(zhì)量無(wú)機(jī)納米晶，但缺點(diǎn)是原料毒性大且不穩(wěn)定，污染環(huán)境，且實(shí)驗(yàn)操作危險(xiǎn)、重復(fù)性差。水相制備納米晶的方法操作簡(jiǎn)單，可重復(fù)性高，不使用危險(xiǎn)性大的化學(xué)試劑，但制備的納米晶由于反應(yīng)溫度較低內(nèi)部和外部缺陷多，而結(jié)晶性較差，且尺寸分布寬，對(duì)II-VI族半導(dǎo)體而言，導(dǎo)致發(fā)光效率較低。

中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所以扎實(shí)的科研積累，針對(duì)無(wú)機(jī)納米晶制備方法存在的問(wèn)題，從1998年起探索了多種制備方法，尤其是發(fā)展了反應(yīng)條件溫和、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好的兩相法、兩相熱法合成多種類形的高質(zhì)量納米晶，包括II-VI族半導(dǎo)體和金屬氧化物等，并深入研究了成核和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律。同時(shí)利用方法簡(jiǎn)便、可大量制備的金屬有機(jī)改進(jìn)法和模板法制備II-VI族半導(dǎo)體納米晶，獲得了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的納米材料制備技術(shù)。

兩相法在1994年首先用于金屬納米粒子制備，后來(lái)個(gè)別研究者認(rèn)為，該方法不宜應(yīng)用在半導(dǎo)體納米晶的制備。長(zhǎng)春應(yīng)化所在深入研究納米晶成核和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地將兩相法（包括常壓和高壓）首先成功用于II-VI族半導(dǎo)體納米晶制備，之后拓展到金屬氧化物體系。創(chuàng)新點(diǎn)在于解決了成核和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程的調(diào)控問(wèn)題，使制備尺寸和形貌可控的高質(zhì)量納米晶成為現(xiàn)實(shí)。絕大多數(shù)樣品為單分散樣品，這些高質(zhì)量的納米晶為其性能研究奠定了基礎(chǔ)。

在該成果持續(xù)十年的研究中，共發(fā)表研究論文22篇，其中影響因子IF>3的11篇，IF>6的5篇，被他人正面引用總計(jì)230余次，授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利12項(xiàng)，授權(quán)美國(guó)發(fā)明專利2項(xiàng)。自發(fā)展兩相法以來(lái)，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)外其他研究小組利用該方法制備尺寸和形貌可控?zé)o機(jī)納米晶，發(fā)表了一些這方面的研究論文，該方法豐富了納米制備科學(xué)和技術(shù)，對(duì)推動(dòng)其發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。