元素百科介绍了混合氧化铁纳米晶体的选择性吸附研究取得了进展。近日，中国科学院合肥物质科学院液相激光环境制备加工实验室与Mn混合α-Fe2o3纳米晶体的晶体表面可控生长及其对重金属离子晶体表面依赖的选择性吸附研究取得了新的进展，相关工作发表在Chemistry上 of Materials上发。
调节纳米晶体的形状和表面结构对于研究其晶体表面所依赖的物理和化学性质至关重要。通常，纳米晶体的形状是由具有特定原子排列的暴露晶体表面决定的，不同的晶体表面会呈现不同的电子结构，从本质上赋予纳米晶体不同的物理和化学性质。
α-Fe2O3是一种自然界丰富、热力学稳定的半导体，在光电化学分解水、锂离子电池、气体传感和生物技术方面具有良好的应用前景。目前，对α-Fe2o3的研究主要集中在α-Fe2o3纳米晶的形状调节和表面结构修饰，通过对暴露面的调节实现性能优化。溶剂热法实现了不同晶面的可控制备α-Fe2o3纳米晶体的常用方法主要是通过添加表面活性剂或有机分子来调节不同晶体表面的相关自由能，然后控制晶体表面的生长速度来调节氧化铁暴露晶体表面。此外，当元素杂质混合时α-在Fe2O3纳米晶格中，纳米晶体的几何和电子结构会发生相应的变化，晶体表面和形状的调节也可以实现。然而，这方面的研究报道很少。
为此，固体液相激光环境制备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，通过调整胶体浓度获得可控晶体表面和最佳生长方向α-Fe2o3纳米晶体：包括各向同性多面体纳米颗粒、{116}晶面主导的飞碟状纳米片和{001}晶面主导的六方纳米片。研究发现，随着Mn离子掺杂浓度的增加，α-[001]Fe2o3纳米晶向生长缓慢，{001}晶面暴露不断增加。另外，Mn离子以 2、 3或 4以不同晶面为主导的价格均匀混合α-在Fe2O3晶格中。结果表明，混合Mn离子的浓度和化合价格在α-Fe2o3纳米晶的晶面调节起着关键作用。
同时，这些与不同暴露晶体表面的掺杂物α-Fe2o3纳米晶对Pb、Cd和Hg三种重金属离子表现出晶面依赖的选择性表面吸附能力。其中，以{001}晶面为主的六方纳米片对PB离子有很强的选择性吸附，而以{116}晶面为主的飞碟纳米片对CD和HG离子有很强的选择性吸附。DFT理论计算进一步论证α-Fe2o3纳米晶体具有晶面依赖的吸附性能。PB离子、CD离子、HG离子分别在{001}、{116}和{110}晶体表面具有最高的吸附能，多面纳米颗粒{012}和{104}暴露表面是PB离子、CD离子和Hg离子的弱吸附能晶体表面，与实验结果一致，从理论层面解释了晶体表面的选择性吸附性能。
该工作采用液相激光熔蚀技术获得的掺杂源制备了不同的暴露晶体表面α-Fe2o3纳米晶体为其他具有不同暴露活性晶体表面的纳米晶体的设计和合成提供了新的策略，也为晶体表面所依赖的相关物化性质研究提供了技术材料的支持。
科技部国家重点基础研发计划(973计划)、国家自然科学基金和中国科学院外专业创新团队项目支持研究工作。
