近日，福建省表界面工程与高性能材料重点实验室程威副教授、解荣军教授研究团队报道了一种合成金属氧化物纳米颗粒团簇的普适性策略，实现了对纳米颗粒团簇的组成、尺寸和结构的精确调控。该研究成果以题为“General synthesis of monodisperse metal oxide nanoparticle clusters”发表于Matter期刊。

　　纳米颗粒团簇（NPCs）是大量初级纳米颗粒组成的次级结构超颗粒，它们既具有纳米颗粒固有的性质，也能展现出源于初级纳米颗粒之间相互作用产生的独特集体性质，甚至新的物理化学性质，这些特性使它们在光电、催化、传感、生物医药、磁性材料以及可再生能源等领域具有广阔的应用前景。发展NPCs的普适性合成方法对于探索NPCs的性质和应用至关重要。目前纳米颗粒团簇的制备方法主要依赖于两步法即合成初级纳米颗粒，然后将纳米颗粒组装成团簇。该方法通常会涉及纳米颗粒合成、表面功能化、纯化和组装过程。整个过程程序繁琐，条件苛刻，导致团簇形成的可重复性差。为了克服上述问题，研究人员发展出了热分解法和溶剂热/水热法等一步合成NPCs。这些方法可将合成和组装合并为一步，简化了合成过程。然而，由于反应速率不受控制以及金属-有机前驱体之间反应活性不匹配等因素，目前可用的一步法不具有普适性，且无法精确调控纳米颗粒团簇的组成、尺寸和结构。

　　针对上述问题，程威副教授与解荣军教授提出了“小分子配体-聚合物共介导金属离子水解”的合成概念用于一步合成具有可调组成、尺寸和结构的单分散金属氧化物纳米颗粒团簇（MONPCs）。该合成策略通过使用小分子配体如柠檬酸根或氰酸根等与金属离子配位，显著降低前驱液中自由金属离子的浓度，减慢水解速率，为所形成的金属氧化物初级纳米颗粒在聚合物诱导下自组装成球形团簇提供了足够时间。带负电荷的亲水型聚合物包覆在形成的初级纳米颗粒表面，使颗粒之间产生静电斥力，同时颗粒之间还存在范德华力，二者相互作用共同调控自组装过程，使得纳米颗粒聚集形成尺寸均一的单分散球形团簇。这是一种通用的合成策略，采用该策略可以合成大量尺寸可调（从几十纳米到几百纳米）、成分可控的纯相MONPCs，包括含有多达13种金属元素的尖晶石型高熵氧化物纳米颗粒团簇，以及各种异质核壳结构的MONPCs。这种出色的可调控性使该方法能够合成具有优异光探测和电催化性能的MONPCs。这项工作对于推动MONPCs在光电、催化、可再生能源等领域的应用具有重要意义。