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这5类纳米材料2023年表现亮眼！

先丰纳米

2023-12-26

纳米材料一直以来都是科研工作者关注的热点，及时了解最新的纳米材料及其特性，对于启发研究思路大有裨益，同时也加快了纳米材料在生物、物理、化学等方面的应用，以下盘点了2023年研究热度较高的5款纳米材料。

一、单原子催化剂

单原子催化剂（Single atom catalysts，SACs）是一类将单个金属原子锚定在载体上的材料，由于其有最大限度的原子利用率，在多相催化反应中表现出优异的性能。

近年来越来越多的SACs被开发用于电催化、热催化、光催化、能量存储和有机电化学合成，并且频繁登上Nature、Science、JACS、AM等顶级学术期刊。

据报道，单原子催化的研究中，涉及到的单原子的种类已经有30多种，常见的主要有：Pt, Pd, Au, Ir, Ag, Rh等贵金属和Fe, Co, Ni，Cu等非贵金属。常用的载体主要有金属及金属氧化物，如Fe₂O₃、TiO₂和Al₂O₃，碳基载体有碳纳米球、纳米碳纤维、石墨烯、金属有机框架衍生碳、氮化碳等。经过十几年的发展，从合成到应用，SAC相关的研究呈指数级增长。

单原子催化已经在石油化工、能源催化、消毒杀菌、化学传感、环境治理以及生命健康等领域得到了应用！

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二、层状双金属氢氧化物

层状双金属氢氧化物( layered double hydroxides，LDHs) 是一类由两种或两种以上金属元素组成的金属氢氧化物，结构由主层板和层间的阴离子及水分子相互交叠构成。

由于组成( 层板上的金属离子的种类与比例、阴离子的种类等) 易于调变、结构( 层数、层间距等) 易于裁剪、并且易于与其他材料复合实现功能化等优点，得到了广泛的关注与研究。

一般情况下,LDHs的二价和三价金属离子的n(M²⁺)/n(M*⁺)在2~4时可调控LDHs层板的化学组成,调整其电荷密度和化学性质。目前研究较多的LDHs材料有NiFe-LDH、MgAl-LDH、ZnNiAl-LDH、ZnAl-LDH、NiAl-LDH 和NiAl-LDH等。

经过多年发展，LDHs在超级电容器、二次电池及电催化等能源转换、电化学储能和肿瘤诊疗等领域发展迅速，成为不容忽视的二维纳米材料。

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三、纳米生物材料

纳米生物材料是指具有纳米效应的生物医用材料，这些材料可以是金属、氧化物、聚合物等。

由于纳米尺度下的材料具有较大的比表面积，所以纳米生物材料可以表现出独特的表面性质，如增强的附着性、活性和选择性，使它们在药物传递、癌症治疗和生物传感等方面具有优势。

如近年来研究较多的用于肿瘤治疗的光热纳米材料，从最开始的金属纳米材料（Au、Ag、Pt纳米颗粒）逐渐延伸到碳基纳米材料（石墨烯，碳纳米管、碳点）和金属氧化物半导体材料（黑色TiO₂、Fe₃O₄）。

除此之外，多孔纳米材料（介孔二氧化硅、MOF、普鲁士蓝等）在药物递送领域的成果不断，各方面数据表明，纳米材料在生物医学领域的应用越来越广泛。

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四、MXene

MXene是一类具有二维层状结构的金属碳化物或氮化物，近年来MXene材料由于其类金属的导电性、良好的亲水性和机械稳定性，相关研究文章呈指数增长，MXenes已成为迄今为止最有前途的材料之一，被广泛应用于各个领域，包括能量存储和转换，传感，催化，电磁干扰(EMI)屏蔽，生物医学/治疗，水处理等。

现阶段研究较多的MXene材料有Ti₃C₂、Ti₂C、Nb₂C、V₂C、Mo₂C等，关于MXene的主流研究仍然集中于能源转换与存储方向上，将MXene用作锂/钠离子电池、锂-硫电池和超级电容器等储能器件的电极材料；其次是电化学传感器以及环境响应性器件，在电磁屏蔽吸波、光电器件、光热转换用于生物治疗等多功能复合材料方向也开始涉及，MXene材料已然成为材料界的翘楚！