中科院大連化物所發(fā)二維材料限域單原子催化綜述
大連化物所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧德會(huì)研究員、包信和院士團(tuán)隊(duì)在二維材料限域單原子催化研究方面的工作受到國(guó)際同行的廣泛關(guān)注。受邀在Chemical Reviews期刊上并以封面形式發(fā)表以“Catalysis with Two-Dimensional Materials Confining Single Atoms: Concept, Design, and Applications”為題的綜述文章。
中科院大連化物所在Chemical Reviews上發(fā)表二維材料限域單原子催化研究綜述封面文章 催化劑的性能與其幾何和電子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。二維材料由于獨(dú)特的幾何和電子特性不僅可以直接作為催化劑,同時(shí)也是一類(lèi)理想的催化載體;單原子因其配位不飽的狀態(tài),以及易于調(diào)變的電子特性近來(lái)備受催化研究人員的關(guān)注。近年來(lái),該團(tuán)隊(duì)結(jié)合二維材料和單原子兩者的優(yōu)勢(shì),發(fā)現(xiàn)二維材料限域的單原子催化劑可以構(gòu)建新的電子態(tài),限域的單原子可以直接作為活性中心,也可以調(diào)變其周?chē)呐湮画h(huán)境來(lái)作為活性中心,該類(lèi)材料在眾多反應(yīng)體系尤其是在能源小分子轉(zhuǎn)化體系中表現(xiàn)出了獨(dú)特的催化性能。 文章系統(tǒng)綜述了研究團(tuán)隊(duì)與國(guó)際同行近十年來(lái)在二維材料限域單原子催化方面的研究進(jìn)展。重點(diǎn)討論了單原子(金屬或非金屬)限域在二維材料(石墨烯、g-C3N4和硫化鉬等)中所形成的獨(dú)特的電子態(tài)對(duì)催化性能的調(diào)變,以及兩者結(jié)合在催化中所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì):1、二維材料限域單原子催化劑獨(dú)特的電子特性有利于其本征活性的提高;2、二維材料限域單原子催化劑超薄的結(jié)構(gòu)和高的比表面積有利于暴露配位不飽和的活性中心,增加催化活性位的數(shù)量;3、二維平面兩側(cè)的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)有利于催化反應(yīng)物和生成物的傳質(zhì),可以提高反應(yīng)速率;4、二維材料單一明確的長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)有利于構(gòu)建模型催化劑,從而可以在原子和分子層次理解催化反應(yīng),以及厘清其構(gòu)效關(guān)系。 文章還綜述了該類(lèi)材料在熱、電、光催化中的最新進(jìn)展,并探討了其未來(lái)在催化基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用中的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 相關(guān)鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00501 |