由于金属具有密堆积的晶体结构，使得二维的纳米尺度下的金属片难以生成。近期中国科研人员成功制备出了超薄的金属铑纳米片，该方法有望推广到更多的金属纳米片的生长中去。随着像石墨烯等厚度仅为原子尺度材料的出现，二维材料在诸如超薄电容、电池及高效催化剂等柔性电子器件中的探索和应用也越来越多。与石墨烯等其他具有层状结构的材料不同，金属材料易于形成紧密堆积的三维结构，不利于单层原子生长，因而很难生成超薄的金属纳米片。近期，中国的研究人员利用一氧化碳限定技术，已经成功地制备出了金属铑（Rh）的超薄纳米片层，其厚度小于1纳米，且区域可控。

这一方法与该研究组此前用来生成金属钯纳米片的方法相似。首先，将醋酸铑(II)和聚乙烯吡咯烷酮融入N,N-二甲基甲酰胺中，再加压通入CO，随后加热到150°C，并保温数小时，而在此期间金属铑纳米片层便生成了。在生长的初级阶段，当温度达到150°C时，多重羰基化铑团簇形成，其直径为1-2纳米。这些团簇聚集起来形成纳米片，降低了表面能。

制得的纳米片具有大小一致的平行四边形形状，仍具有fcc晶体结构，仅在（111）晶面沉积了3-5层。单个纳米片的平均厚度为0.9纳米，但已发现2-5个单个纳米片可以以0.5纳米的距离“聚集”在一起。

CO强烈地吸附在（111）晶面上，阻止了更多的羰基化铑团簇在这一晶面吸附，阻止其沿[111]晶向生长，限制了金属铑三维结构的形成。改变通入的CO气体压力，可以生成不同尺寸的纳米片。使用0.5个、1个、1.5个和 2个标准大气压可分别得到长边边长为500、800、 1000 和1300纳米的平行四边形；但长宽比在不同压力下是相同的。

聚乙烯吡咯烷酮起到了表面活性剂的作用，同时在合成过程中，它像帽子似的保护了纳米片，从而防止较早生成的纳米片被覆盖。这样的“带帽”是增强了还是降低了其催化活性还存在争议。而对金属铑纳米片，在蒽（一种多环芳香烃）的选择性加氢试验中“无帽”的纳米片表现出了最高的催化活性。

有关金属纳米片生长的机制同样可应用于除了铑和钯以外的其他金属。这不仅能使金属纳米片可靠且可控的生长，同时也使关于表面限制对于表面活性在各种反应中的影响的研究有启发性意义。


来源: 材料人网