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利用纳米粒子阳离子交换反应实现纤锌矿和闪锌矿结构ZnS、CdS及CuInS?的结构选择性合成

DOI：10.1021/acs.inorgchem.8b02880 期刊：Inorganic Chemistry 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 对于含有同一化学组成多种不同晶体结构的多态固态体系，精准定向合成特定结构是一项重要的合成能力。阳离子交换反应可通过替换阳离子亚晶格，将不断丰富的金属硫属化物纳米晶转化为不同物相，同时往往能保持形貌和晶体结构不变。然而，目前仅少数案例证明可通过纳米晶阳离子交换反应选择性获得多态体系中的多个不同物相。本研究显示，经Cd2?、Zn2?和In3?阳离子交换后，罗克斯比矿（六方）和辉铜矿（立方）结构的Cu???S纳米颗粒分别转变为纤锌矿（六方）和闪锌矿（立方）结构的CdS、ZnS及CuInS?。这些产物保留了硫化铜模板预设的阴/阳离子亚晶格特征，且各物相形成时均排除了其他已知晶体结构。该研究显著拓展了多态体系中结构选择性阳离子交换反应的应用范围。
作者： Julie L. Fenton，Benjamin C. Steimle，Raymond E. Schaak
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

识别在含有相同成分但多种不同晶体结构的多态固态体系中，有选择性地靶向某一特定结构的合理途径。

研究成果

研究表明，通过纳米晶阳离子交换反应，可以可预测且有目的地从Cu???S的罗克斯比矿和辉铜矿两种多晶型物出发，制备出CdS、ZnS和CuInS?的纤锌矿与闪锌矿多晶型物。这些交换过程保留了种子颗粒中预设的六方或立方阴离子亚晶格结构以及四面体阳离子配位环境，在其他合成条件完全相同的情况下，能选择性地形成多种不同的多晶型产物。

研究不足

该研究聚焦于通过阳离子交换反应合成CdS、ZnS和CuInS2的特定多晶型物，这些方法可能不适用于所有多晶型体系。此类反应所需的特定条件可能会限制研究结果的普适性。

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