南京大学夏兴华团队Nat. Commun.:欠电位沉积技术“大显身手”,一招制备多种单原子催化剂!
点击蓝字关注我们
南京大学化学化工学院夏兴华团队潜心于二维层状材料的设计和性能研究(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 15479; J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7365; Nat. Commun. 2014, 5, 1; ACS Nano 2019, 13, 2, 2544; NPG Asia Mater. 2017, 9, 354; Anal. Chem. 2015, 87, 5831; ACS Appl. Nano Mater. 2019, 2, 6, 3385–3393)。他们提出在二维材料硫化物的特异性位点上欠电位沉积金属单原子的新方法。不同于常规电化学沉积单原子法,特异性位点欠电位沉积法具有“自限制生长”效应,不受长时间沉积和高浓度金属前驱体的局限。该方法简单易行,可快速实现常温常压下可控地制备高负载量金属单原子,为单原子催化剂的大规模开发利用提供了有效合成路径。
利用二维硫化物材料上分散的硫族原子作为电沉积位点,通过铜原子的欠电位沉积和随后铂原子的置换,在二硫化物载体上成功制备出单原子Pt(Pt-TMDs)。以Pt-MoS2为例,(图1),该工作强调特异性位点的单原子欠电位沉积法需要同时兼顾以下考虑:1)载体的合理选择,载体上需要具备高度分散的沉积位点,这些位点原子通常为具有孤对电子和合适电负性的元素,使得形成热力学稳定的金属-载体键;2)沉积电位的合理设置,金属-基底相互作用大于金属-金属相互作用,使得在该电位下,只能生成金属-载体键,随后的金属-金属键自动被热力学禁止。该方法还可以延伸制备不同金属单原子,如Pd、Rh、Sn、Pb、Bi单原子催化剂(图2)。电催化性能研究表明,Pt-MoS2材料对HER电催化活性大幅度提高,单位质量比活性是商业化Pt催化剂的114倍,超过目前报道的Pt单原子材料(图3)。研究成果发表于《自然通讯》(Nat. Commun. 2020, 11, 4558),论文第一作者为南京大学2018级博士毕业生施毅。该工作得到国家重点研发计划(2017YFA0206500)、国家自然科学基金项目(21902076, 21635004)、江苏省自然科学基金(BK20190289)和南京大学卓越计划(ZYJH004)等支持。
原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-020-18430-8来源:南京大学
相关阅读清华大学李亚栋院士团队《Nat. Chem.》:覆盖元素周期表的单原子位点催化剂合成策略并发现新型甲酸电氧化催化剂
东北石油大学王宝辉/吴红军教授团队Angew:在单原子催化剂研究领域取得重要进展
清华大学王定胜教授课题组Nano Lett.:单原子铜催化剂的配位环境和多尺度结构工程实现优异的电催化氧还原
免责声明:部分资料来源于网络,转载的目的在于传递更多信息及分享,并不意味着赞同其观点或证实其真实性,也不构成其他建议。仅提供交流平台,不为其版权负责。如涉及侵权,请联系我们及时修改或删除。邮箱:chen@chemshow.cn
扫描二维码
关注我们
微信号 : Chem-MSE
诚邀投稿
欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至chen@chemshow.cn,并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。