藻类提取物可控合成近红外区增强型光热性能的碳化钒纳米片

二维碳化钒纳米片作为光热试剂在癌症的光热治疗中具有非常大的潜力。但是，苛刻的合成条件和低的光热转换效率限制了碳化钒在光热治疗中的应用。近日，北京科技大学的董海峰教授（点击查看介绍）团队和深圳大学张学记教授（点击查看介绍）团队报道了一种绿色的制备方法，利用藻类提取物通过插层法制备出了高产率的二维碳化钒纳米片。

近年来，新型的二维过渡金属碳氮化合物材料由于其优越的金属导电性、亲水性、各种各样的组分和纳米结构，使其在储能、生物传感器和生物医学等众多领域有着广阔的应用前景。二维过渡金属碳氮化合物是由层状M_n+1AX_n结构的前驱体上制备获得，其中在这个三元前驱体中，“M”为过渡金属，“A”主要表示IIIA族或IVA族（13或14族）元素，“X”为C或者N（n =1、2或3）。由金属M-A键和M-X键构成的MAX具有层状六方晶系结构特征，其中A元素“粘合”在相邻的M_n+1X_n层之间。利用M-A键比M-X弱的特点，通常可以采用强腐蚀性的酸或碱选择性地刻蚀A层，从而制备单层的M_n+1X_n。但是，这些方法合成条件苛刻、产率低以及会损伤单层的M_n+1X_n的完整结构，限制了其大规模的应用。因此，迫切需要开发一种高效、环保、高产率的制备方法来进一步深入了解和拓宽这类材料的应用范围。

北京科技大学和深圳大学团队提出的利用藻类提取物通过插层法制备高产率的二维碳化钒纳米片的方法解决了上述难题。通过此方法制备的碳化钒纳米片结构完整，并且在近红外区具有较高的吸收，在808 nm处的光热转换效率高达48%，优于报道的其他二维过渡金属碳氮化合物Mo₂C （42.9%）、Nb₂C（NIR-I为36.4%，NIR-II为45.65%）、Ta₄C₃（44.7%），甚至可以与金基材料和碳基纳米材料的光热转换效率相媲美。将其应用于癌症的光热治疗领域，体内外实验都表明：二维碳化钒纳米片可以作为潜在的光热制剂用于光声和磁共振多模式成像指导的光热治疗。

这项工作避免了利用强腐蚀性酸或碱的苛刻条件，为二维过渡金属碳氮化合物的制备提供了一种经济、环保、高产的方法，为开发性能优良的二维过渡金属碳氮化合物开辟了一条新的途径。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是北京科技大学博士研究生Shah Zada和博士后代文浩。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Algae Extraction Controllable Delamination of Vanadium Carbide Nanosheets with Enhanced Near-Infrared Photothermal Performance

Shah Zada, Wenhao Dai, Zhang Kai, Huiting Lu, Xiangdan Meng, Yiyi Zhang, Yaru Cheng, Fang Yan, Pengcheng Fu, Xueji Zhang,* Haifeng Dong*

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.201916748

导师介绍

董海峰

https://www.x-mol.com/university/faculty/8848

张学记

https://www.x-mol.com/university/faculty/8847