第一作者：Artur Khannanov
通訊作者：Siegfried Eigler, Farit G. Vagizov, Ayrat M Dimiev
通訊單位：柏林自由大學、喀山聯邦大學、俄羅斯喀山聯邦大學
研究亮點：
1. γ?Fe金屬粒子的發現為設計材料制備方法提供一種新思路。
2. 首次實現了室溫制備γ?Fe?NP。
在結構載體上構建合適的金屬納米顆粒（NPs），它能為設計能量轉換和存儲裝置中的電極材料提供一種新思路，因此隨著能量轉換領域的迅速發展，電極材料的設計以及性能優化受到了越來越多的關注。
有鑒于此，俄羅斯喀山聯邦大學高級碳納米材料實驗室Ayrat m. Dimiev教授與喀山聯邦大學物理研究所Farit G. Vagizov教授，柏林自由大學化學與生物化學研究所Siegfried Eigler教授在這項工作中通力合作，發現了在室溫條件下氧化石墨烯（GO）表面存在的面心立方結構的γ?鐵相納米顆粒（γ?Fe?NP）。
圖1 結構模型及形成機理
在實驗過程中，他們觀察到，將溫度升到917 ℃以上，β?鐵納米顆粒塊體會變成γ?Fe?NP，在冷卻過程中γ?Fe?NP會轉變回α相。之后他們通過X射線衍射和穆斯堡爾光譜，證明了這種碳含量在0.60~0.93 %之間的γ?鐵相納米顆粒的室溫穩定性。除此之外，他們也證明了作為結構載體的GO具有晶格空位缺陷，能為γ?Fe?NP的形成提供成核位點，同時也能充當還原劑和穩定劑，并提供碳源。這種γ?Fe?NP/GO復合材料的構建，可為電極材料的設計提供新策略。
圖2 Fe3+-GO的特性
圖3 在950℃煅燒后的Fe3+-GO和γ-Fe形成的特性
圖4 在950℃煅燒后的Fe3+-GO樣品電鏡圖
總之，用Fe(NO3)3浸漬GO并隨后退火得到γ-Fe相的NPs，γ-Fe相以具有復雜結構的NPs的形式穩定存在。在表面上自控制形成的Fe/C固溶體薄層用作緩沖劑，控制NP核心中的碳含量。進一步得出結論，GO在晶格中具有空位缺陷是一種獨特的材料，令人驚訝地允許制備和穩定γ-FeNP。GO起到形成γ-Fe-NPs的成核位點、還原劑、碳源和穩定劑的作用。這里提出的γ-Fe的發現將繼續推動研究γ-FeNPs的性質，包括催化活性或材料制備。
本文整理自 二維加
參考文獻：
Khannanov A, Kiiamov A, Valimukhametova A, et al. γ-Iron Phase Stabilized at Room Temperature by Thermally Processed Graphene Oxide[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018, 140(29): 9051-9055.
DOI: 10.1021/jacs.8b04829
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.8b04829
