过程工程所在非晶态纳米材料与无容器制备技术的研究获得进展

近日，过程工程所李建强副研究员等的研究论文“Amorphous titanate nanospheres fabricated using contactless phase change process”被英国皇家化学会权威期刊Journal of Materials Chemistry以封面文章刊登(2012, 19, DOI:10.1039/C2JM30621B)，并被列为亮点文章（Feature Articles）。

该论文首先提出了一种制备亚稳态纳米材料的普适性方法——无接触相变方法。使用廉价的微米级颗粒作为原料，采用等离子体、火焰等高温束流加热并完全蒸发微米颗粒，蒸气在无接触（无容器）状态下冷却发生冷凝、凝固相变，最终生成亚稳态纳米材料。该方法具有简单、连续、易规模化的特点。论文中采用该方法首次制备出一系列钛酸盐基纳米非晶球，纳米球具有高折射率（nd=2.20~2.35）、深紫外到中红外极宽波段内（0.25~11 μm）的高透过率等优异光学特性。论文中进而把纳米非晶球组装成薄膜涂覆在太阳能电池Si片表面，测试表明能够显著减小入射光的反射损失（可减小53%），从而提高太阳光的吸收率和光电转换效率。

La4Zr1.35Ti7.65O24 纳米球的（a）TEM形貌与（b）单颗粒HTEM照片；（c）非晶纳米球粉末的XRD图谱；（d, e）STEM照片与能谱图

审稿人均认为这是一项非常有意义的创新性工作，并充分肯定新型纳米材料的应用价值。“…The work reports a new contactless glass preparation method of oxides of non-glass forming methods which is very interesting both for its novelty and the potential applications of the materials that can be obtained with it.…”。除了在太阳能电池领域的应用以外，钛酸盐基非晶纳米球材料在大功率LED封装、高分辨成像与光刻、光子晶体等诸多领域均具有广阔的应用前景。

此外，近年来项目组围绕“液-固相变过程与界面调控”这一方向，在相变储热材料的研究也取得重要进展，前不久李建强老师受邀在“Materials for Energy Conversion and Storage”国际会议上作了题为“Phase change materials towards high-low temerature thermal energy storage applications”的邀请报告，并主持分会。

以上研究工作受国家自然科学基金（50704031）、国家科技支撑计划（2012BAA03B03A）、北京市自然科学基金（2112039）等项目资助。

（湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室）