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????最近我院彭路明研究員課題組借助固體核磁共振在氧化物納米材料的結(jié)構(gòu)和性能表征方面取得新進(jìn)展。其成果“Identification of different oxygen species in oxide nanostructures with ¹⁷O solid-state NMR spectroscopy”于2月20日在線發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances,2015,1,e1400133)。該論文第一作者是我院碩士生王蒙，彭路明研究員、華東理工大學(xué)的龔學(xué)慶教授和劍橋大學(xué)的Clare Grey教授為共同通訊作者。

??? 氧化物材料種類繁多，具有重要的應(yīng)用。氧化物納米材料往往體現(xiàn)出較塊體材料更優(yōu)越的性能，一般認(rèn)為這和納米材料表面配位不飽和的位點(diǎn)以及可能出現(xiàn)的O空位有關(guān)，然而其中很多細(xì)節(jié)尚不清楚。雖然電子顯微鏡技術(shù)也可以觀測納米材料的表面，但由于目前其分辨率還很難提供成鍵方面的信息，加上電子顯微鏡觀測的樣品量太少，代表性并不理想。因此，亟待發(fā)展新的針對氧化物納米結(jié)構(gòu)表面的表征方法。

??? 該研究以具有廣泛和重要工業(yè)應(yīng)用的氧化鈰材料為例，借助¹⁷O固體核磁共振技術(shù)，結(jié)合密度泛函理論計算，成功將氧化鈰納米結(jié)構(gòu)表面第1層、第2層、第3層的O離子、以及O空位附近的O離子、表面OH和位于納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部的“體相”O(jiān)離子區(qū)分開來（圖1）。同時，還開發(fā)了新的高效選擇表面同位素標(biāo)記的技術(shù)，展示了如何對氧化鈰表面和小分子的相互作用，以及氧原子的遷移進(jìn)行研究。研究結(jié)果還顯示，有可能借助核磁共振的化學(xué)位移區(qū)分納米材料暴露的晶面。這一新的核磁共振表征方法應(yīng)該能應(yīng)用在研究其它氧化物納米材料以及兩種材料的界面上，提供與其功能直接相關(guān)的表面、界面的結(jié)構(gòu)信息。例如，將氧化物納米材料用于催化，借助新方法能深入理解反應(yīng)機(jī)理，指認(rèn)到底是哪些O物種參與了催化反應(yīng)。

????該課題研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重大研究計劃和教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”支持計劃的支持。

????全文鏈接如下：http://advances.sciencemag.org/content/1/1/e1400133

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圖1. (a) 不同磁場和富集溫度的氧化鈰納米粒子¹⁷O NMR譜圖；(b) 化學(xué)位移DFT計算結(jié)果。