通过设计构建新颖的微纳结构,可以赋予材料优异的物理化学性质,从而改善其性能并拓展应用领域。在众多的微纳结构当中,中空多壳层结构(HoMS)是一种具有从内到外依次排布的多个壳层和多个空腔的多级结构,已经被证实在能量转换与存储、催化、传感器和生物医学等各个领域都具有广阔的应用前景。通过理性地构建复杂HoMS,如将多个均质或异质、中空或实心的核包覆进HoMS,可以赋予其更独特的性质和更广泛的应用。合成这些新颖复杂的HoMS是一个重大挑战。
近日,中国科学院过程工程研究所的王丹研究员团队与其合作者开发了一种多壳包多核复合结构的普适合成策略:即首先将多个核通过水热法包覆进碳内部,然后以其为模板利用次序模板法即可得到多壳包多核复合结构。该方法普遍适用于实心或中空、均质或异质的核,乃至均质或异质的壳层;并且,内部核和外部壳的组成和数目易于调控。
这种结构有望应用于能源存储、药物递送等多种领域。原位电镜结合电化学测试证实,双壳层CoFe2O4包覆硅纳米颗粒复合物,在充放电过程中,内部CoFe2O4壳层主要缓冲并限制硅的膨胀,而外部CoFe2O4壳层则可以维持一个相对稳定的电极-电解液界面,从而同时提高锂离子电池的循环稳定性和库伦效率。此外,该多壳包多核复合结构有望实现多种药物同时递送并在不同位置顺序响应释放。 该工作中提出的多壳包多核结构的普适合成方法,为复杂多级结构的可控制备提供了一种新策略,且该复合结构有望为解决能源、催化、生物等领域的难题提供新思路。 论文信息: General Synthesis of Multiple-Cores@Multiple-Shells Hollow Composites and Their Application to Lithium-Ion Batteries Dr. Jilu Zhao,Prof. Jiangyan Wang,Dr. Ruyi Bi,Dr. Mei Yang,Prof. Jiawei Wan,Dr. Hongyu Jiang,Prof. Lin Gu,Prof. Dan Wang Angewandte Chemie International Edition








