近日，英國皇家學會著名的《能源與環境科學》（Energy & Environmental Science）雜志在線發表了中國科學院上海應用物理研究所物理生物學實驗室和上海光源在二維納米材料及污染物催化降解方面的研究成果（DOI:10.1039/C1030EE00495B）。
二維納米材料因具有獨特的光電性能而被廣泛地應用在固態納米器件、傳感及功能薄膜等眾多領域。然而，自支撐的超薄二維納米材料通常很難得到，一般是由物理或化學氣相沉積方法在固相基底上制備生長。上海應用物理所物理生物學實驗室彭程博士在樊春海研究員的指導下，通過與上海光源物理環境科學部邰仁忠研究員合作，利用石墨烯的二維平面作為模版，在溶液中合成了自支撐的超薄二維羥基氧化鐵（γ-FeOOH）納米材料，尺度約200nm，厚度僅為2nm左右。上海光源軟X射線譜學顯微實驗站利用30nm軟X射線納米探針，通過在200nm微小樣品上掃描成像，測量Fe-L2，3吸收邊附近的一系列圖像并加以解譜，精確得到了γ-FeOOH中三價鐵離子清晰分布圖象，為確定這種二維結構的價態及在石墨烯表面的分布狀態提供了關鍵性證據。
這種新型二維納米材料具有優異的催化活性，能夠高效降解水體中的苯酚等有機污染物。而且，這種納米催化劑的穩定性顯著高于該實驗室之前報道的氧化鐵納米粒子（Nano Research, 2009, 2, 617），展現出在環境催化應用方面的良好前景。
圖1 石墨烯誘導二維γ-FeOOH納米材料形成的示意圖和TEM表征
圖2 軟X射線譜學顯微成像
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