虽然钙钛矿最近引起了很多关注，但反钙钛矿与功能材料一样具有很大的潜力。反钙钛矿具有与钙钛矿相似的晶体结构，但具有倒置的电结构，具有可开发的特殊性质，包括负热膨胀，离子导电性，甚至超导性。不幸的是，到目前为止，合成纳米级的反钙钛矿被证明是困难的，这阻碍了这些有前途的材料在催化应用中的应用。
在最近发表在《材料化学杂志a》上的一项研究中，由日本名古屋工业大学生命科学与应用化学系Yuji Iwamoto教授领导的一个研究小组解决了目前困扰氮基反钙钛矿合成的挑战。他们展示了一种方便的合成技术，可以生产出一种由非晶氮化硅(a- sin)陶瓷和嵌入纳米尺寸的Ni3InN反钙钛矿晶体组成的纳米复合材料。
他们的工作由印度马德拉斯理工学院冶金与材料工程系的青年国际学院(访问学院)Shotaro Tada和Ravi Kumar教授以及法国利摩日大学的研究主任Samuel Bernard共同撰写。
所提出的合成方法可归类为“聚合物衍生陶瓷”(PDCs)路线。首先，作为氮化硅前体的聚硅氮烷经过化学修饰，使其包含NiCl2和InCl3分子。然后在氨(NH3)气氛中，在相对较低的300℃温度下热解，一步将改性的前驱体转化为嵌入反钙钛矿的a- sin基体。
Iwamoto教授说:“虽然我们的研究团队之前已经开发了一种使用过渡金属氯化物修饰的聚硅氮烷合成过渡金属/a- sin纳米复合材料的方法，但最近的研究提出了一种采用多种金属的新方法，从而在非晶基体中原位生长Ni3InN金属间纳米颗粒。”
Tada博士解释说:“在研究的初始阶段，我们在通过化学计量混合获得单相Ni3InN化合物时遇到了困难。通过对不同类型的聚硅氮烷的系统分析和光谱研究，我们发现聚硅氮烷中乙烯基的存在由于位阻削弱了与InCl3的相互作用，导致in源在较低温度下迁移到预成型的Ni纳米颗粒中。我们通过添加过量的InCl3来解决这个问题，从而形成单相Ni3InN。”
这种自底向上的合成策略有几个优点。首先，得到的纳米复合材料具有高度微孔性，并且在Ni3InN和a-SiN基体之间含有丰富的界面。因此，它能够改变原位形成的反钙钛矿纳米颗粒表面的电子结构。此外，作为一种单步低温方法，它为获得复杂的高功能材料提供了一条直接的途径。
作为概念验证，研究人员还展示了a- sin /Ni3InN复合材料吸附和解吸二氧化碳的能力，这可能是激活小分子并将其转化为清洁能源应用的增值化合物的关键。
“这种类型的纳米复合材料具有多种多样的多金属成分，在多相催化剂设计中具有很大的潜力。通过提供结构多样性和可修饰性，它可以促进发现新的催化功能，”伯纳德博士评论道。
研究人员希望这些令人兴奋的发现为可持续应用的多功能材料铺平道路。
