晶体纳米材料的晶相与其物理化学性质密切相关。金、银等贵金属的热力学稳定晶相均为面心立方晶相，其所形成的其它亚稳态晶相的晶面调控极少报道。亚稳相金属纳米结构通常具有丰富的表面化学活性，在催化反应中可能展现不同的催化性质。我们在研究过程中，不仅发展了金纳米晶亚稳态晶相的合成方法，还将在亚稳态晶相中首次发现了非紧密堆积的孪晶结构。
孪晶是贵金属纳米晶中的常见结构，近年来已成为调控贵金属纳米材料光学、力学以及电催化性能的一个有效手段。在近一个世纪的研究中，贵金属孪晶的研究仍局限于以紧密堆积（111）晶面为孪晶面的结构。以亚稳态4H六方晶相的金纳米带为模板，我们首次合成了具有非紧密堆积{10ī2}和{10ī6}孪晶面的孪晶金纳米结构。并以该孪晶结构为模板，将非紧密堆积孪晶结构拓展至其他贵金属与合金中。该研究拓展了贵金属孪晶结构的研究范围，为设计贵金属功能纳米材料提供了新的路径。 相关结果发表在Nat. Commun. 2019, 10, 2881上。
创建: Sep 04, 2019 | 16:25
在光谱分析化学中，纳米材料光学性质的精准调控是发展新的分析方法与提检测高灵敏的重要前提。我们通过化学合成，实现了贵金属纳米晶等离子共振（LSPR）光学性质的精准调控。我们使用金纳米棒作为晶种，首次合成出具有高效电场增强效应的单晶金纳米双锥，在表面增强拉曼光谱中展现优越的性能（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 5817）。我们还通过引入铜离子合成内凹钯纳米立方体。通过其调节其尺寸与内凹程度，首次实现钯纳米材料LSPR性质在整个可见光范围内的随意调控。该工作以封面论文形式发表在Chem. Mater. 2014, 26, 2180。
我们还开展了单个纳米粒子光谱分析化学研究，设计合成出性能优异的SERS纳米探针。通过引入正二十面体晶种和小分子胺，我们首次合成出由20个等价的分支构成的高对称性金纳米星，解决了传统金纳米星质量低和重现性差的难题。基于该高对称性金纳米星，我们开展了单粒子拉曼光谱研究，取得了优异的SERS光谱增强效果与重现性。该结果发表在J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10460，被美国化学会C&EN News作为亮点特别报道。
创建: May 06, 2019 | 21:45
不同分析物质的氧化还原行为强烈依赖于金属电极的表面结构，在不同晶面上通常具有不同的氧化还原电位与峰电流。因而电极表面结构不但影响分析物的检测灵敏度，还会造成不同分析物氧化还原峰重叠，严重干扰电分析化学的实际检测效果。通过精准合成具有指定表面结构的纳米晶来构筑电分析化学界面则有望解决这些问题，因而具有重要的意义。我们提出用催化毒化剂同时调控纳米晶表面结构和表面催化活性的策略。我们将铅毒化剂用于钯铅纳米晶的合成中，实现其表面结构与化学成分的精准调控。所获得纳米晶具有独特表面性质，在炔烃选择氢化反应中展现了优异的半氢化选择性。相关结果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 8271。
具有高指数晶面的金属纳米晶在电催化中展现出优异的性能，但由于其超高表面能，可控合成极具挑战性。晶体学的教科书中四种经典的高指数金纳米晶中，只有偏方三八面体的合成仍未能实现。我们首次将双齿配体用于金纳米晶的晶面可控合成，发现二甲基亚砜的硫原子和氧原子能够协同稳定高指数（311）晶面，从而合成出高质量偏方三八面体金纳米晶。相关结果发表在J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 5817。该纳米晶在SERS中得到应用，还在电催化合成氨中展现出高活性。
创建: May 06, 2019 | 21:42
传统金属纳米粒子相比，贵金属纳米晶具有规整的形状与表面结构，不仅可提高分析检测重现性，还可通过控制结构展现出新性质，为分析化学发展新方法提供广阔机遇。然而，金属纳米晶的合成是复杂的物理化学过程，极易得到大小形貌各异的产物。我们通过分离纳米晶的成核和生长过程，解决了金属纳米晶生长不均一的难题，并阐明大尺寸晶种具有“晶种-纳米晶”结构继承性规律。通过调控纳米晶生长中的热力学与动力学，精准合成出多种具有高度均一性的金与钯纳米晶。其中高纯度菱形十二面体金与钯纳米晶均为国际上首次报道。相关结果发表在J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 697和ACS Nano 2010, 4, 1987（ESI高引论文）上。相关合成方法及材料用于电分析化学，显著地提高了电化学发光分析的灵敏度（ACS Nano, 2014, 8, 5953）。本合成方法与材料已被国内外40多个研究组在Science、Nat. Mater.和Nat. Comm.等系列高水平文章中直接采用，广泛应用于纳米晶自组装、SERS与电分析化学等领域。
我们还将“晶种-纳米晶”结构的继承性规律延伸到孪晶纳米晶的合成。早在古希腊时期，数学家已经预言了仅有的五种正多面体：正四面体、立方体、正八面体、正十二面体、正二十面体，合称为柏拉图多面体。早在十年前，正十二面体之外的所有柏拉图多面体的贵金属纳米晶都已经报道，正十二面体贵金属纳米晶的合成一直是本领域内的最具挑战的难题之一。我们从正十二面体的特殊对称性入手，基于“晶种-纳米晶”对称性的继承性，在国际上首次解决了正十二面体金纳米晶的合成难题。并通过反应条件的调控获得了具有Ih对称性的多种金纳米晶形貌。该研究的相关结果发表在J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 3010-3012上，并被Gold Bulletin和Nachrichten aus der Chemie杂志作为研究亮点报道。
创建: May 06, 2019 | 21:36
