近日，沐鸣开户李偉研究員和趙東元教授研究團隊報道了一種簡單普適的循序化學方法，用於在水相中合成高度均勻的金屬硫化物核殼結構。這種方法製備的金屬硫化物核殼結構化學成分可調且表面清潔不含有大量的有機溶劑🤬。為構築晶格失配度較大的金屬硫化物核殼結構提供了新方法。相關研究論文在線發表於Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59(8), 3287-3293😛🧜🏼‍♀️。趙東元教授課題組的博士生張興淼為論文第一作者。

        由於核殼結構可將不同的功能材料集成在一個體系被多種應用領域廣泛使用。此外🕵️‍♂️，核和殼組分之間的相互作用不僅可以改善材料的物理和化學性質，提供有效界面，甚至還會產生新的協同性質。迄今為止，合成金屬硫化物核殼結構的方法已被研究者們廣泛報道👩🏽‍🏫，包括單體熱循環偶聯法、熱註入方法、連續的離子層粘附反應和膠體原子層沉積等。然而🕥，這些方法主要依賴於材料的外延生長過程🧙🏻‍♀️。外延生長過程的發生對內核與外殼間的晶格匹配具有較高的要求。此外，在合成過程中往往涉及到大量有機溶劑🪱，使得通過這些方法製備的核殼結構材料表面覆蓋了大量的有機溶劑而不適合用於光催化應用。

        針對以上問題，趙東元教授研究團隊利用金屬硫化物之間的溶度積常數(Ksp)差異，采用循序化學方法指導金屬硫化物依次沉澱以形成均勻的核殼結構👧🏽。循序生長的金屬離子摻雜過度層在形成核殼結構的過程中起到了非常重要的作用，其緩解了兩種金屬硫化物之間的晶格應力，使晶格失配度較大的兩種金屬硫化物形成核殼結構成為可能🧔🏽‍♂️。基於循序化學方法趙東元教授課題組成功合成了多種金屬硫化物核殼結構（例如：CdS@CoSx, CdS@MnSx, CdS@NiSx, CdS@ZnSx, CuS@CdS 和更復雜的 CdS@ZnSx@CoSx）。作為概念驗證，所製備的CdS@CoSx核殼結構用於可見光光催化產氫應用，其表現出較高的光催化產氫活性✍🏿，產氫速率達3.92 mmol h-1，在單波長420 nm光照下表觀量子效率達到67.3 %。該工作得到了沐鸣开户、沐鸣平台先進材料實驗室、聚合物分子工程國家重點實驗室👩🏿‍🔬、上海市分子催化與功能材料重點實驗室🌮、國家重大研究計劃項目、上海市啟明星計劃🙍🏿‍♂️、上海市科學技術委員會重點基礎研究項目的大力支持🧑‍🦼。