精细的化学合成方法可生产具有均匀形状和尺寸分布的各种类型的无机纳米晶体（NC）。许多单步合成方法，例如金属离子的还原，金属配合物的分解，双重置换反应和水解，已被用来促进单分散金属和离子型NC的生成。然而，问题是如何合成具有热力学亚稳态相或非常复杂结构的NCs？通过元素置换对已经合成的纳米材料进行转化，例如离子NC的离子交换反应和金属NC的电置换反应，可以克服传统一步合成所面临的困难。特别是，已经研究了异质离子和各种形状的离子型NC的多种组合对NC离子交换反应的影响。由于NCs相对于其体积形态具有较大的表面体积比，因此反应在相对温和的条件下进行，因此对其进行了广泛的研究。所产生的离子型NC的功能（包括半导体和等离子体特性）可以很容易地在从可见光到近红外的宽范围内进行调节。
有鉴于此，京都大学Toshiharu Teranishi教授等人，重点介绍了涉及离子型NCs的全离子交换反应和部分离子交换反应，目前研究人员已经对这些反应进行了深入研究，同时强调了一些重要的方面，如外观和尺寸的保存。
本文要点
1）在NCs框架内，由于阴离子通常比阳离子有更大的离子半径，因此阳离子交换反应比阴离子交换反应进行得快得多。对于超过临界尺寸的离子型NCs，阴离子框架保持完整，并且在整个阳离子交换反应中NCs的原始形状保持不变。相反，阴离子交换反应常常使新型NC具有独特的结构，如中空或各向异性的相分离组装体。
2）首先，讨论了每种类型的离子交换反应是如何进行的，以了解其最终产物的形态和晶体结构。介绍了一些重要的案例，这些例子有助于探索具有热力学亚稳态相和复杂结构的NC的形成，以及导致结构特定功能的离子交换反应的其他重要特征。作为一种特殊情况，研究了多面体Cu2O NCs的形状依赖性阴离子骨架（表面阴离子亚晶格和堆积模式）如何确定中空CuxS NCs阴离子交换产物的晶体结构。还综述了在实验室观察到的金属卤化物钙钛矿型NCs的特征阴离子交换行为。最后，提供了通过离子交换反应转变NC的概述，并展望了该领域的前景。
参考文献：
Masaki Saruyama et al. Transformations of Ionic Nanocrystals via Full and Partial Ion Exchange Reactions. Acc. Chem. Res., 2021.
DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00701
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00701
