曹安民万立骏院士:凝胶辅助沉淀实现中空金属氧化物微球合成策略

中科院化学所曹安民研究员与万立骏院士团队提出了一种基于凝胶辅助沉淀（GAP）的中空金属氧化物微球（HMM）通用合成策略，相关成果发表于《Angewandte Chemie International Edition》。以下是该策略的核心内容：1. 合成平台选择研究选用间苯二酚甲醛（RF）水凝胶作为构建HMM的模板平台。RF凝胶通过微球堆叠形成三维网络结构，其内部包裹的水相在后续处理中蒸发，为金属前体的沉淀提供空间。图：RF水凝胶的堆叠微球结构及水相包裹示意图2. 凝胶辅助沉淀（GAP）机制金属前体分散：溶解的金属盐（如NbCl?）均匀分散于RF凝胶的水相中。蒸发驱动沉淀：随着水相蒸发，金属前体在凝胶网络中浓度升高，最终在嵌入的聚合物固体表面沉淀，形成中空结构。结构优势：该过程无需传统涂层工艺的精细控制，利用水凝胶的天然孔隙实现自组装，显著简化了合成流程。图：金属前体在RF凝胶中蒸发沉淀形成中空结构的过程3. 策略普适性与应用验证多金属氧化物适用性：实验证实该策略可推广至多种金属氧化物（如Nb?O?、TiO?等），表明其具有通用性。功能性应用：以Nb?O?为例，合成的中空微球作为锂离子电池电极材料时，展现出优异的伪电容性能，凸显了HMM在能源存储领域的潜力。4. 创新性与优势简化工艺：避免了传统模板法中复杂的涂层步骤，通过一步蒸发实现结构构建。结构可控性：通过调节凝胶孔隙率或金属前体浓度，可精准控制HMM的壳层厚度与孔隙结构。可扩展性：适用于大规模生产，为功能性HMM的工业化应用提供了可能。5. 论文信息标题：A General Synthesis Strategy for Hollow Metal Oxide Microspheres Enabled by Gel-Assisted Precipitation期刊：Angewandte Chemie International Edition通讯作者：曹安民（中科院化学所）、万立骏（中国科学院院士）DOI：10.1002/anie.202106481图：论文标题及作者信息该研究为HMM的合成提供了新思路，其简化的工艺与广泛的材料适应性有望推动其在催化、能源、生物医学等领域的进一步应用。