近日，日本东京理科大学研究团队宣布成功开发出一种新型合成技术，可将含有多种金属离子的二维高分子“配位纳米片（Coordination Nanosheets, NS）”结构调控并实现“墨水化”，使其可直接应用于印刷制程。该成果不仅为纳米片材料的大规模制备开辟了新路径，也为其在柔性电子器件、传感器、能源催化等领域的应用带来了新可能。相关论文已发表于国际期刊《Small》。

多金属配位纳米片为何重要？

配位纳米片是一种由金属离子与具有π共轭结构的有机配体（如苯六硫酚 BHT）通过配位键连接而形成的二维材料。通过选择不同金属离子和配体分子，可以赋予材料独特的物理和化学性能。此前，研究团队已通过液-液或气-液界面反应，成功合成出多孔结构的镍二硫醚纳米片 NiDT（化学式 Ni₃(BHT)₂）。

研究显示，引入多种金属离子后，配位纳米片可表现出更优异的导电性和结晶性。例如团队开发的 NiCu₂(BHT) 纳米片，就展示出比 NiDT 和 Cu₃(BHT) 更优的电性能，其结构中铜和BHT以6:1的比例有序填充于NiDT的空孔中。这一规律性结构是其优异性能的关键。

两种新技术实现“墨水化”目标

为了推动材料的实际应用，研究团队尝试将配位纳米片制备成可分散于溶液中的“胶体墨水”。此次，他们首次确立了两种可合成多金属配位纳米片墨水的全新路径：

方法一：溶液法合成

通过调控金属离子与BHT在单一相中的摩尔比例，团队成功制备了NiDT和Ni(BHT)的胶体分散液，随后同样方法也被应用于合成Cu(BHT)和Zn(BHT)胶体。进一步地，在含有未反应BHT的NiDT胶体中加入铜离子，即可合成具有有序结构的NiCu₂(BHT)纳米片；同理，也实现了NiZn₂(BHT)的新材料合成。该方法为进一步制备其他金属组合提供了可行路径。

方法二：转金属反应

第二种方法基于“转金属化”反应，即通过控制不同金属离子间的逐步替换反应，实现材料结构和性能的调控。实验显示，在Ni(BHT)与Cu²⁺反应的过程中，会形成一个中间产物NiCu₂(BHT)，最终可生成Cu(BHT)。这一发现提供了新的调控窗口，有望开发面内异质结结构，进一步拓展材料功能。

导电性能表现优异，应用前景广阔

实测表明，NiCu₂(BHT)纳米片的导电性优于Ni(BHT)、NiDT和NiZn₂(BHT)。在“转金属化”路径下获得的NiCu₂(BHT)导电性能同样高于直接合成的Ni(BHT)与Cu(BHT)。这一结果验证了通过结构设计提升材料性能的可行性。

研究团队表示，这两种新方法不仅拓展了异金属配位纳米片的合成途径，也为其在柔性电子、传感器、水分解催化等领域的应用打下基础。墨水化技术使得该类材料可被直接印刷于各种基底，未来有望助力实现低成本、资源节约型的高性能材料系统，推动可持续智能社会的建设。

粉体圈Coco编译