郑州大学许群课题组Small：超临界CO2定向辅助合成低维功能材料

随着“双碳”目标国家战略的提出，利用绿色化学手段来设计和构筑功能纳米材料是实现可持续发展需求的前沿领域，而如何调控结构并优化其性能是材料科学领域的重大挑战。超临界流体是当物质处于临界温度和临界压力以上，介于气态和液态之间的流体。其中，超临界CO₂作为一种绿色、环保的溶剂体系，在材料绿色加工制备方面展现出了优异的应用前景。超临界CO₂不仅可以作为调控溶剂实现对碳材料的修饰，还可以实现剥离层状材料使其转变为二维形貌，并能构筑多种类型异质结结构。近日，郑州大学河南先进技术研究院许群课题组在Small 上发表了超临界CO₂定向构筑低维功能化材料的综述论文，对超临界CO₂调控材料结构作用机制及其功能化应用进行了系统总结。

文章首先讨论了超临界流体特点及超临界CO₂绿色溶剂体系的优势，以及材料构筑过程中的物理化学作用。接着从一维材料出发介绍了超临界CO₂在不同溶剂体系条件下对碳纳米管的定向修饰，借助不同聚合物外延生长手段得到多种类型的杂化结构；随后分析了二维材料体系中超临界CO₂在层状材料剥离、原子结构调控、相工程及应力工程中的独特作用，材料涵盖了石墨烯、过渡金属硫化物及氧化物、氮化硼、石墨炔等；在此基础上，进一步总结了借助超临界技术实现包括横向异质结、纵向异质结、多元异质结和非晶异质结等多种类型二维异质结的构筑。同时，文中还介绍了所得低维材料在光热转换、光电催化、生物荧光标记、聚合物凝胶功能化等领域的诸多应用场景。最后，文章对超临界技术对构筑功能化低维材料进行了展望，超临界CO₂技术作为一种绿色环保的加工方法，在光电化学、自旋电子学、能源存储等多种领域具有多种潜在的应用前景，将该方法应用于更多材料体系具有巨大的潜力和意义，并指出了其在金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）等更多材料体系的拓展应用。总之，利用超临界CO₂进行纳米材料的制备和结构调控，将为开发具有优异性能的先进材料提供更多的可能性。文章的通讯作者为郑州大学许群教授，第一作者为郑州大学河南先进技术研究院教师刘威。

原文：

Supercritical CO₂ Directional-Assisted Synthesis of Low-Dimensional Materials for Functional Applications

Wei Liu, Xiaoli Zheng, Qun Xu*

Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202301097

通讯作者简介

许群，教授，博士生导师，现任郑州大学河南先进技术研究院执行院长，“绿色合成技术与材料制备”河南创新团队负责人。中国化工学会超临界流体协会理事，长期从事绿色化学手段制备功能性纳米材料的研究工作。团队围绕新型纳米结构设计、合成与性能研究，发展了多种新型制备方法。作为通讯作者，在 Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.等学术期刊发表 SCI论文 200 多篇，h 因子56，多篇被 ESI 列为全球前 1%高被引论文、前 0.1%热点论文。2008 年 获中国青年女科学家提名奖，2020 进入世界高被引科学家榜单，2021 年进入斯坦福大学世界前 2%顶尖科学家名单。

第一作者简介

刘威，理学博士，郑州大学河南先进技术研究院教师，硕士研究生导师。主要从事利用超临界流体技术构筑功能纳米材料及其在光、电催化领域的应用研究。目前已在Angew. Chem. Int. Ed.、Solar RRL、Small、ChemCatChem、Chemistry-A European Journal等国际期刊发表多篇论文。