综述：主族材料的低温合成

本综述系统阐述了三种温和条件（<150°C）下合成主族材料的新策略：弱配位键稳定活性单元、环张力驱动活性砌块释放以及官能团置换反应。其核心价值在于无需传统化学气相沉积（CVD）的高温/等离子体技术，即可获得关键活性中间体，为制备半导体材料（如Si、Ge、InP）和特殊小分子（如PN、P2）提供了安全高效的路径。

　　

温和合成路径的创新价值

传统无机材料合成严重依赖高温工艺（>500°C），不仅能耗巨大，且常涉及高危前驱体。本文突破性地提出三种低温（<150°C）合成主族材料的通用策略，通过模拟高温化学气相沉积（CVD）中活性中间体的生成路径，实现材料结构的精准调控。

弱配位键稳定策略

利用主族元素与配体间形成的弱配位键（dative bonds）暂时钝化高活性物种。这类键能虽弱，却足以在常温下稳定如硅烯、磷烯等活泼中间体。当体系受热解离时，配体温和脱除，释放出的活性单体可定向组装成半导体材料。例如以配位化合物为前驱体，成功在120°C下制备出结晶性良好的锗（Ge）薄膜。

环张力驱动释放机制

环状分子固有的环张力成为低温反应的驱动力。四元磷氮环（P₂N₂）或硅杂环丁烷等化合物在80-130°C区间发生开环，释放出PN、P₂等高活性小分子。这些物种在传统合成中需通过等离子体激发获得，而环张力策略实现了其"按需释放"，为制备氮化磷（PN）功能材料奠定基础。

官能团置换反应新途径

不同主族元素官能团之间的交换反应（metathesis）展现出独特优势。例如锗卤化物与磷硅烷反应时，Ge–X和P–Si键发生断裂重组，直接生成Ge–P键构筑的磷化锗材料。该方法避免使用剧毒磷化氢气体，在90°C水溶液中即可获得InP量子点，为生物相容性半导体材料的制备开辟新径。

亚稳态材料的可控构筑

低温合成有效抑制热力学稳定相的生成，使亚稳态材料捕获成为可能。通过调控前驱体解离速率，可实现磷同素异形体（如 violet-P）的定向结晶，其独特的层状结构在光催化领域展现潜力。此外，低温形成的缺陷结构（如磷空位）为设计新型催化剂提供了新思路。

技术前景与挑战

当前低温合成仍面临产物结晶度调控、规模化放大等挑战。未来通过机器学习辅助前驱体设计，结合原位表征技术（如X射线吸收谱），有望实现对材料成核/生长过程的精确操控，推动绿色材料制造范式的革新。