纳米颗粒簇(NPC)是由大量原生纳米颗粒构成的具有二级结构的超微粒，它们不仅表现出初级纳米颗粒的固有物理性质，而且还表现出纳米颗粒的集体性质，甚至表现出源于初级纳米颗粒之间相互作用的新的物理和化学性质。目前人们开发了一步法，包括热分解法和溶剂热/水热法，用于合成纳米颗粒团簇。通过将颗粒合成和装配合成为一步，从而简化了合成过程。然而，目前已有的一步法很难推广，而且由于不同的金属-有机前体反应速率不受控制以及反应活性不匹配，使得团簇的组成、尺寸和结构的调整具有挑战性。
近日，厦门大学程威和解荣军等提出了一个通用的策略，用于合成具有可调组成、尺寸和结构的单分散金属氧化物纳米颗粒团簇(MONPCs)。该合成依赖于配体和水溶性聚合物共介导的水热条件下的金属离子水解，即该项策略的关键在于柠檬酸盐和氰化物离子等小配体与金属离子的配位形成金属-配体复合物，大大降低前体溶液中游离金属离子的浓度，从而显著减缓水解速率，这有利于通过范德华力将包覆有聚甲基丙烯酸酯的初级纳米颗粒逐渐自组装成球形胶体团簇。通过这种策略，可以合成各种MONPC，包括含有13种金属元素的高熵尖晶石相MONPC，这在其他方法中所没有的。此外，还可以将MONPC的尺寸控制在几十到几百纳米之间，并将不同类型的金属氧化物纳米颗粒沉积在预成型的MONPC上形成核壳异质结构，这为定制MONPC以探索其独特性质和按需应用提供了很大的可能性。例如，对于尖晶石相多组分Fe基氧化物NPC，高熵(MgVMnCoNiZn) Fe3O4 NPC在10 mA cm−2下表现出340 mV的OER过电位，低于Fe3O4(430 mV) NPC；更重要的是，(MgVMnCoNiZn) Fe3O4 NPC在连续电解超过120小时后，电催化活性几乎没有发生衰减。综上，该项工作所提出的策略对于促进金属氧化物NPC在光电子、催化和可再生能源等领域的应用具有重要意义。General synthesis of monodisperse metal oxide nanoparticle clusters. Matter, 2024. DOI: 10.1016/j.matt.2024.05.009
