硅酸盐生产厂家 掺杂氧化铁纳米晶的依赖选择性吸附研究获进展
原子尺度上调控纳米晶形貌和表面结构对研究其晶面依赖的物理化学性质至关重要。通常，纳米晶的形貌由具有特定原子排列的暴露晶面所决定，而不同晶面会呈现不同的电子结构，进而在本质上赋予各种形貌纳米晶不同的物理化学性质。
α-Fe2O3是一种自然界丰富和热力学稳定的半导体，在光电化学分解水、锂离子电池、气体传感和生物科技等方面均展现了良好的应用前景。目前，对α-Fe2O3的研究主要聚焦在α-Fe2O3纳米晶的形貌调控和表面结构修饰上，以期通过暴露面的调控实现性能优化。溶剂热法是实现可控制备具有不同晶面α-Fe2O3纳米晶的常见方法，它主要通过表面活性剂或有机分子的添加，从热动力学上调控不同晶面的相关自由能，进而控制晶面的生长速度来实现对氧化铁暴露晶面的调控。此外，当元素杂质掺杂到α-Fe2O3纳米晶晶格中时，纳米晶的几何和电子结构会发生相应改变，也可以实现晶面和形貌的调控。然而，这方面的研究鲜有报道。
为此，固体所液相激光环境制备与加工实验室以液相激光熔蚀法制备的高活性MnOx胶体作为掺杂源，通过调节胶体浓度获得了具有可控晶面和择优取向生长的Mn掺杂α-Fe2O3纳米晶：包括各向同性的多面体纳米颗粒、{116}晶面主导的飞碟状纳米片和{001}晶面主导的六方纳米片(图1 A-F)。研究发现，随着Mn离子掺杂浓度的增加，α-Fe2O3纳米晶在[001]晶向的生长变得缓慢，且{001}暴露晶面不断增加。此外，Mn离子以+2、+3或+4价态均匀掺杂在不同晶面主导的α-Fe2O3晶格中(图1 G-I)。该结果表明，掺杂Mn离子的浓度和化合价态在α-Fe2O3纳米晶的晶面调控方面起关键性作用。
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