非自限性生长实现曲面锐钛型氧化钛单晶
自然形成的晶体往往具有规则外貌，比如氯化钠晶体一般呈立方体，天然水晶常具有六棱柱状等等，反映出晶体内部的三维有序结构。在适当的结晶条件下，晶体总能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形，即晶体生长具有自限性。。但是，通过生物体代谢、细胞、有机基质参与的生物矿化作用，却可以使很多生物如海星得到具有复杂曲面的高度功能化碳酸钙单晶骨骼。这里，我们采用有机柠檬酸和无机氢氟酸作为配体，首次成功合成了一类新型单晶材料：具有连续高密勒指数弯曲晶面的的锐钛相氧化钛晶体，并发现了该合成体系中的非自限性晶体生长现象。随后，通过调控有机和无机配体，发现采用单一配体不能够形成曲面，使用其他的羟基羧酸类有机配体可以成功得到一系列的金红石相曲面氧化钛单晶。在第一性原理计算及相关热力学分析的辅助下，我们成功阐明了有机无机配体在晶体表面选择性地协同吸附作用，并与实验结果相印证，解释了非自限性生长现象及连续曲面的形成原因。更为重要的是，根据光催化产氢测试显示，这类曲面晶体较传统的平坦表面具有更加优异的表面活性。这一研究成果不仅为一类新型具有弯曲表面功能晶体的合成提供了重要的设计原则，也为催化、光学调控、生物相容界面和化学机械研磨技术等相关领域功能材料(催化剂)的设计和制备提供了重要的理论依据。同时，该成果也对理解复杂的生物矿化过程和机理方面有一定的促进作用。
二氧化钛 晶体生长 DFT 曲面
杨双 杨化桂
华东理工大学超细材料材料重点实验室,上海 200237
国际会议
广州
中文
97-104
2015-05-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）