第一作者：Hua Xie
通訊作者：胡良兵
通訊單位：馬里蘭大學
本文要點：
1）發(fā)展了一種超快速制備納米顆粒的新策略。
2）提供了一種簡單而有效的大顆粒再分散方案。
從納米顆粒的合成角度而言，物理法具有污染少，易量產(chǎn)等優(yōu)勢，但總是因為其制備的顆粒不均勻而備受詬病。
從納米顆粒的應用而言，納米材料在實用過程中往往會發(fā)生聚集的問題，從而導致失活。目前，針對團聚的納米材料進行再分散方法主要包括在氧化和還原環(huán)境中的連續(xù)加熱等策略，這些方法加熱時間長、過程復雜，對于再生的納米顆粒重復使用仍然有較大的影響。
有鑒于此，馬里蘭大學胡良兵教授等人報道了一種簡單而有效的再分散策略，能夠超快速將塊體顆粒制備成均勻的納米材料。
圖1. 示意圖
要點1. 方法
研究人員以碳納米纖維為加熱器，快速升高溫度到1500~2000 K，并保持很短的時間（100 ms即可），然后以105 K/s的冷卻速率快速淬火回到室溫，以抑制顆粒燒結。
圖2. 結果表征。
要點2. 結果
研究表明，聚集的金屬氧化物顆粒可以重新分散成尺寸僅為10 nm的金屬納米顆粒，并且均勻地分布在襯底上。此外，在熱處理過程中，通過還原可以進一步優(yōu)化納米顆粒的金屬狀態(tài)。
圖3. 溫度對尺寸的影響。
要點3. 優(yōu)勢
這種策略除了可以使金屬顆粒再分散為納米顆粒之外，還具有以下優(yōu)勢：
1）傳統(tǒng)的再分散處理方法往往需要幾小時，該方法的速度只只需要毫秒級別。
2）去除了雜質(zhì)和有毒元素；
3）由于超快速，能夠保持襯底的完整性；
4）適合多種材料體系。
圖4. 普適性。
圖5. 優(yōu)勢。
小結
總之，這項研究提供一種制備高分散納米類的新策略，也為納米顆粒的再分散提供了一種全新的思路，尤其是在催化領域，對于團聚失活的納米催化劑的再生，具有一定的借鑒作用。
參考文獻：
Hua Xie, et al, A High-Temperature Pulse Method for Nanoparticle Redispersion, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c04887
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04887
