二維多孔金屬氧化物具備高的表面原子占比、較短的離子傳輸路徑、豐富的活性位點，在催化、傳感、能源存儲和轉化等領域極具應用前景。然而大部分金屬氧化物非本征層狀結構，原子或分子的鍵能在所有維度上具有相同強度，難以自發形成二維形貌。其次，陶瓷類氧化物的形成能較高，需要在高溫條件下長時間煅燒。因此二維多孔金屬氧化物的研究與應用仍然受限于其制備方法。
5月20日，華中科技大學黃亮課題組受到中國古代四大發明之一黑火藥的啟發，提出了一種膨化制備超薄氧化物的策略。該策略利用硝酸銨和葡萄糖的美拉德反應與劇烈的氧化還原反應形成的大尺寸碳納米片作為犧牲模板，成功合成出36種多孔金屬氧化物納米片，其中包括稀土氧化物、過渡金屬氧化物、Ⅱ主族金屬氧化物、Ⅲ主族金屬氧化物、鈣鈦礦結構氧化物以及復合型鈣鈦礦氧化物（圖1-3）。該方法簡單、高效、可批量化制備多孔金屬氧化物納米片，且無需后續純化處理，具有廣闊的應用前景。
圖1. (A)膨化制備的二維多孔氧化物的示意圖；(B) Nd2O3多孔納米片的光學照片；(C和D）Nd2O3多孔納米片在不同區域的SEM圖像，比例尺是1；(E) Nd2O3多孔納米片的TEM圖像，插圖是TEM圖像的放大圖像；(F) Nd2O3多孔納米片的高分辨TEM圖像，插圖為相應的FFT圖案；(G) Nd2O3多孔納米片的AFM圖像。(H)粉紅色標注為膨化制備的超薄金屬氧化物。
圖2.鈣鈦礦型多孔納米片的結構表征。
圖3.Y2O3多孔納米片的形成過程和生長機理。
該研究成果以 Puffing ultrathin oxides with nonlayered structures 為題發表在 Science Advances 上。該研究工作第一完成單位為華中科技大學武漢光電國家研究中心，得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金以及WNLO創新基金的支持。
