XIV族材料，如锗、硅和锡，作为电子、能源储存/转换领域的理想功能材料受到广泛关注。然而，由于其固有的非范德华结构，XIV族材料通常处于块状状态，极大阻碍了其基础研究和实际应用。随着XIV族材料被转化为具有可定制厚度和可调谐晶格结构的二维纳米片（锗烯、硅烯和锡烯），其独特的物理和化学性质如高比表面积、可调电子特性、高电化学活性逐渐呈现，也使其在未来的电、能量存储和超薄柔性设备中显示出巨大潜力。但XIV族二维材料的应用高度依赖于其可控的合成方法，由于其内部具有强化学键，目前仅可通过物理-机械/电化学剥离，单晶衬底分子束外延或能量密集型化学气相沉积方法获得。这些合成工艺通常需要特殊的设备和严格的条件，生产率低。因此如何实现XIV族二维材料的高通量、可控合成，以满足其在电子、能量存储和转换领域的应用需求仍是巨大挑战。

鉴于此，西安交通大学郗凯、丁书江教授联合北京航空航天大学杨树斌教授和杜志国副教授提出在熔融金属中注入化学蒸气的方法合成XIV族二维纳米片，通过XIV族元素氯化物与熔融钠发生反应，从而在气/液界面上形成并分离出二维纳米片。该方法利用气液界面的限域生长和自组装特性，实现二维纳米片的高通量、可控合成。制备出的XIV族二维纳米片具有超薄厚度和大尺寸，与石墨烯结合后形成的复合薄膜在锂离子电池中表现出卓越的电化学性能。该工作中提出的鼓泡化学气相生长方法利用气液界面的限域生长特性，为二维材料的制备提供了新思路，具有连续生产二维纳米片的能力，提高了生产效率。相比传统合成方法，该方法设备简单、操作方便、成本低廉，具有潜在的工业化应用前景，有望推动二维材料在柔性电子、催化和能量存储等领域的应用。

该研究成果以《熔融金属中化学蒸汽鼓泡法合成XIV族纳米片》(Bubbling Chemical Vapors in Molten Metal towards XIV-Group Nanosheets)为题发表于国际期刊《纳米快报》(Nano Letters)上。第一作者为西安交通大学化学学院助理教授曹振江，通讯作者为化学学院郗凯教授、丁书江教授和北京航空航天大学杨树斌教授、杜志国副教授，西安交通大学化学学院为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金项目、陕西省自然科学基金项目和陕西省秦创原引用高层次创新创业人才项目的资助。论文的表征及测试得到了西安交通大学分析测试共享中心的支持。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c02514

郗凯教授主页：

/xjtu/smu_gr/web/0020210390

丁书江教授主页：

http://gr.xjtu.edu.cn/web/dingsj

曹振江助理教授主页：

/xjtu/smu_gr/web/caozhenjiang