近日，日本東京理科大學研究團隊宣布成功開發出一種新型合成技術，可將含有多種金屬離子的二維高分子“配位納米片（Coordination Nanosheets, NS）”結構調控并實現“墨水化”，使其可直接應用于印刷制程。該成果不僅為納米片材料的大規模制備開辟了新路徑，也為其在柔性電子器件、傳感器、能源催化等領域的應用帶來了新可能。相關論文已發表于國際期刊《Small》。

多金屬配位納米片為何重要？

配位納米片是一種由金屬離子與具有π共軛結構的有機配體（如苯六硫酚 BHT）通過配位鍵連接而形成的二維材料。通過選擇不同金屬離子和配體分子，可以賦予材料獨特的物理和化學性能。此前，研究團隊已通過液-液或氣-液界面反應，成功合成出多孔結構的鎳二硫醚納米片 NiDT（化學式 Ni₃(BHT)₂）。

研究顯示，引入多種金屬離子后，配位納米片可表現出更優異的導電性和結晶性。例如團隊開發的 NiCu₂(BHT) 納米片，就展示出比 NiDT 和 Cu₃(BHT) 更優的電性能，其結構中銅和BHT以6:1的比例有序填充于NiDT的空孔中。這一規律性結構是其優異性能的關鍵。

兩種新技術實現“墨水化”目標

為了推動材料的實際應用，研究團隊嘗試將配位納米片制備成可分散于溶液中的“膠體墨水”。此次，他們首次確立了兩種可合成多金屬配位納米片墨水的全新路徑：

方法一：溶液法合成

通過調控金屬離子與BHT在單一相中的摩爾比例，團隊成功制備了NiDT和Ni(BHT)的膠體分散液，隨后同樣方法也被應用于合成Cu(BHT)和Zn(BHT)膠體。進一步地，在含有未反應BHT的NiDT膠體中加入銅離子，即可合成具有有序結構的NiCu₂(BHT)納米片；同理，也實現了NiZn₂(BHT)的新材料合成。該方法為進一步制備其他金屬組合提供了可行路徑。

方法二：轉金屬反應

第二種方法基于“轉金屬化”反應，即通過控制不同金屬離子間的逐步替換反應，實現材料結構和性能的調控。實驗顯示，在Ni(BHT)與Cu²⁺反應的過程中，會形成一個中間產物NiCu₂(BHT)，最終可生成Cu(BHT)。這一發現提供了新的調控窗口，有望開發面內異質結結構，進一步拓展材料功能。

導電性能表現優異，應用前景廣闊

實測表明，NiCu₂(BHT)納米片的導電性優于Ni(BHT)、NiDT和NiZn₂(BHT)。在“轉金屬化”路徑下獲得的NiCu₂(BHT)導電性能同樣高于直接合成的Ni(BHT)與Cu(BHT)。這一結果驗證了通過結構設計提升材料性能的可行性。

研究團隊表示，這兩種新方法不僅拓展了異金屬配位納米片的合成途徑，也為其在柔性電子、傳感器、水分解催化等領域的應用打下基礎。墨水化技術使得該類材料可被直接印刷于各種基底，未來有望助力實現低成本、資源節約型的高性能材料系統，推動可持續智能社會的建設。

粉體圈Coco編譯