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中科大发明“点铁成氢”新技术

2018年03月27日 08:13:29 来源: 安徽日报

    近日,中科大邹崇文副研究员与合肥微尺度国家研究中心江俊教授合作,突破高温贵金属催化加氢调控二氧化钒相变的传统方法,利用金属吸附驱动酸溶液的质子掺杂进入二氧化钒材料来实现温和条件下极低成本的材料加氢相变,发明了堪称化腐朽为神奇的“点铁成氢”技术。该成果发表在最新一期《自然·通讯》上。

    酸溶液容易腐蚀氧化物。在一次用硫酸溶液清洗消除二氧化钒薄膜残余的实验中,邹崇文研究组的博士研究生陈宇粮不小心用铁镊子夹取二氧化钒薄膜样品进入酸溶液,而不是可防酸腐蚀的塑料镊子。他意外发现,通常塑料镊子夹取的二氧化钒薄膜在酸溶液中几分钟就会完全腐蚀,而这次仅被铁镊子夹了一角的整片二氧化钒薄膜却能在硫酸中坚持良久还安然无恙。

    他们进一步实验发现,在浸入酸性溶液的外延二氧化钒薄膜表面贴附一颗金属颗粒,不但可以实现大面积的二氧化钒薄膜表面抗酸溶液腐蚀,还能够在温和的条件下实现二氧化钒材料加氢,进而很容易改变二氧化钒的电子态,实现从“绝缘-金属-绝缘”的三阶段依次相变。这种相变过程具有极其快速的扩散效应,因而仅用极小的金属颗粒(直径1毫米)就可以使直径2英寸的二氧化钒外延薄膜抗腐蚀并金属化,从而达到类似于“点石成金”的“点铁成氢”效果。理论预测揭示了该现象背后的电子-质子协同掺杂机理。

    传统掺杂技术往往会使用到高温、高压以及贵金属催化加氢,而本工作发展了一种能更好兼容常规温和环境的掺杂方式,且操作简便、成本低廉,对开发新型功能材料与器件以及促进基础理论发展均具有重要意义。(桂运安)

 

 

 

[责任编辑: 周雨濛 ]
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