近日，我校化學與材料科學學院李輝教授團隊在《Nature Synthesis》發(fā)表 題為“Metal/MXene composites via in situ reduction” 的研究論文。該研究揭示了金屬在二維MXene材料表面原位還原生長的規(guī)律，成功制備了多種結構可控的金屬/MXene復合材料，為催化、傳感、生物技術等領域提供可定制化的新材料選擇。

金屬/二維材料復合物在眾多領域具有巨大的應用潛力。然而，其合成過程涉及金屬前驅(qū)體、載體、還原劑、溶劑，甚至是結構導向劑之間錯綜復雜的相互作用，難以實現(xiàn)金屬的精準調(diào)控。為了克服這一難題，團隊基于二維MXene材料上金屬原位還原（自還原）策略，系統(tǒng)研究了金屬在MXene表面成核和生長過程，總結出控制材料結構的三條指導原則：(1) 氧化還原電位決定金屬能否還原。(2) Mn+的配位環(huán)境決定金屬在MXene上的沉積位置。(3) 金屬與MXene的晶格匹配度決定沉積金屬的尺寸。

金屬在MXene表面沉積的一般性規(guī)律：從金屬單原子到團簇到納米粒子

基于上述指導原則，團隊成功合成了多種預測結構的M/Ti3C2Tx復合材料，如AgAu-Edge/Ti3C2Tx，AgAu-Surface/Ti3C2Tx，Ag@Au-Edge/Ti3C2Tx，Ag@Au-Surface/Ti3C2Tx，Pd@Au-Edge/Ti3C2Tx，Pt@Au-Edge/Ti3C2Tx (g), Au@Ag@Au-Surface/Ti3C2Tx，Pt@Ag@Au-Surface/Ti3C2Tx，AgPdAu-Surface/Ti3C2Tx和Ag@Pd@Au-Edge/Ti3C2Tx納米結構等。

原位還原策略制備多種M/Ti3C2Tx復合材料的設計思路和結構表征

該合成策略還可以拓展到其它二維MXene材料，包括Mo2CTx, V2CTx, Ti3CNTx, Nb4C3Tx和Mo2Ti2C3Tx等。采用該可控合成策略，團隊將Au、Ag、Pd等多種金屬組合成功沉積到各種二維MXene材料，制備了一系列M/MXene復合材料，為研究人員提供了多種具有有趣結構和潛在功能的復合材料。

原位還原策略拓展到其它M/MXene的合成

上海師范大學為第一署名通訊單位，張慶蕭博士為論文第一作者，李輝教授為論文通訊作者。該項研究得到國家自然科學基金、資源化學教育部重點實驗室/國際合作聯(lián)合實驗室、上海市仿生催化前沿科學研究基地、上海綠色能源化工工程技術研究中心等資助。

（供稿、圖片：科技處）