一种技术的出现要想延续其生命长度,必须经历不断进化和发展的过程,通过科学研究和应用实践,从中延展出更多可供开发的空间。正是这种不断前行和进步的力量,才带来人类的不断进步。以原子层沉积(ALD)为例,这是1977年芬兰Tuomo Suntola博士发明的薄膜沉积技术,他利用ZnC12和H2S来沉积ZnS薄膜用于电致发光器件。
如今,科学家们发现了ALD更多的应用可能性,比如利用其技术特点和优势,可设计新型高效纳米催化剂,并可精确地调控催化剂的尺度和表/界面结构。中国科学院山西煤炭化学研究所覃勇研究员带领的研究团队,利用ALD制备出一种多重限域的Ni基加氢催化剂。
“与未限域的催化剂相比,多重限域的Ni基催化剂对于肉桂醛以及硝基苯的加氢反应的活性、稳定性得到显著的提高。”覃勇为记者介绍道。众所周知,催化是借助于催化剂对化学反应进行调控的化学过程。在国民经济的诸多方面,尤其是能源转化和环境治理,如石油炼制和汽车尾气处理等方面,催化正发挥着越来越大的作用。覃勇的研究具有普适性,可以用来合成其他体系的限域催化剂用于催化不同的反应,为未来高效纳米催化剂的设计提供了指导。
怀揣科研报国梦想的覃勇并没有选择留在福利优厚的欧洲,而是选择回国,来到中国科学院山西煤炭化学研究所工作,并入选中国科学院“百人计划”和山西省“百人计划”,被聘为山西特聘专家。正是因为对科研工作兢兢业业的态度,覃勇在行业中一路深耕,取得了不少成就,在Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、Adv. Funct. Mater.、Small、ACS Nano等知名国际期刊已发表SCI论文60多篇。
覃勇在ALD方面的研究成果尤其令业内同行称赞。其中,在催化应用领域,利用ALD制备了尺寸均一、可控的Cu纳米粒子,催化乙炔CVD生长得到高纯度(近100%)的碳纳米螺旋。通过同时采用有机和无机原料并以新的沉积序列方式合成了新型的含钛有机—无机杂化膜,热处理去掉有机部分后得到了具有可见光响应的掺氮多孔TiO2,并通过改变有机原料分子的长度或体积实现了多孔材料的孔尺寸调控。通过在TiO2纳米管上沉积聚酰亚胺薄膜,经过热处理得到碳膜超薄包覆的结构,发现1nm厚的碳膜能使TiO2纳米管光电化学分解水性能提高6倍,为制备稳定、高效的光电化学电极材料提供了新思路。在电化学传感领域,通过在SiC粒子上沉积NiO纳米粒子,发现其葡萄糖传感灵敏度比普通浸渍法制备的产物提高数倍,线性检测范围宽,抗干扰性好。
在碳管、石墨烯改性方面,采用具有特殊共轭结构的有机分子为原料,首次在未经任何表面活化的碳管、石墨烯表面实现了聚合物均匀包覆,可避免对碳材料自身物理性质的破坏,是一种碳纳米材料表面功能化的新方法。
在新型纳米吸波材料的设计方面,他们首次用ALD在碳纳米螺旋、石墨烯等纳米材料上沉积磁性涂层,改善阻抗匹配、增加磁损耗,使材料的吸波性能得到大幅改善。
纳米材料和器件的快速发展,引发了对高精度、高质量新技术的关注,ALD以其特有的优势成为研发的热点,也为其在各行业中的应用提供了可能。相信随着覃勇团队的不断深入探索,一定会让ALD在诸多领域绽放更多光彩。(周詹)