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由于具有高比表面积和在原子尺度上可控的厚度，超薄2D纳米材料在催化、能源、环境、电子信息等领域表现出优异的性能。其中，2D金属氧化物有着广泛的应用前景，但其高质量的绿色可控合成仍面临着巨大的挑战。开发一种无模板且对环境无污染的2D金属氧化物湿化学合成策略，以满足相关领域中日益增长的需求，是当前的研究焦点和难点。
近日，东南大学孙岳明、代云茜教授团队以静电纺Al2O3/TiO2复合纳米纤维为前驱物，在水热合成中仅以纯水为溶剂，通过诱导Al物种向纤维表面迁移扩散同时发生水合反应，生成具有典型2D结构的AlOOH纳米片。同时，亚稳态AlOOH拓扑转变为Al2O3，形成超薄、多孔、以及台阶、尖角等活性位点丰富的氧化物纳米片。这一过程中的结构演变为进一步研究亚稳氧化铝相系列奠定了基础，并为2D氧化物纳米材料的可控合成提供了新的绿色途径。该工作入选Asian Women in Materials Chemistry and Nanoscience专刊。
图1（A）简易绿色的AlOOH/Al2O3@TiO2纳米纤维的合成路径示意图。Al2O3@TiO2纳米纤维在180 ℃ 水热处理8 h前（B）和后（C）的TEM图。（D）AlOOH/Al2O3@TiO2纳米纤维SEM图，（E）HAADF-STEM图、对应的明场像以及元素分布图。（F）超薄纳米片的HRTEM图。（G）F图中虚线正方形区域的逆FFT图像。黄色区域表示结晶态AlOOH，蓝色区域表示非晶态Al2O3。 图2（A-C）水热反应2、4和6小时后的TEM图像。（D）TiO2纳米纤维表面AlOOH/Al2O3异质结构通过原位缓释和表面重建的拓扑生长机制示意图。插图为尖晶石状Al2O3（左）和层状AlOOH（右）的单位晶胞。 由于高孔隙率和高比表面积，该类多孔纳米材料对RhB表现出2856−3370 mg/g的吸附容量。借助纤维骨架的支撑，在高通量连续流条件下，RhB有效去除效率超过70%。此外，在TiO2纳米纤维上垂直排列的纳米片通过对光线的多次散射，有效地提高了集光效率，在1 h内实现了RhB的有效光降解。这项工作提出的绿色合成策略，有助于开发新型2D金属氧化物纳米材料。 图3（A）在连续流模式下的染料捕获。插图是纳米纤维过滤器在染料捕获前后的实物照片。（B）流动RhB水溶液在多孔纳米片/纳米纤维表面的流速分布模拟图。 论文信息 Surfactant-Free and Microporous AlOOH/Al2O3 Nanosheets on TiO2-Based Nanofibers: A Sustained-Release Dominated Topotactic Transformation Dr. Wanlin Fu, Qi Zhan, Ying Yu, Xiangyu Meng, Mingyu Tang, Yunpeng Wang, Prof. Yueming Sun and Prof. Yunqian Dai 文章第一作者为东南大学至善博士后符婉琳、硕士研究生詹琦。 ChemNanoMat DOI: 10.1002/cnma.202100459
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