湖大《Adv Mater》:新方法制备双连续纳米多孔金属化合物库!

2021-01-16 17:15:46 材料科学与工程

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二维金属化合物由于其前景广阔的应用而引起了人们的极大兴趣,包括电子、传感器、催化剂和能量存储。将2D金属化合物引入3D体系结构中,还可以带来出色的性能,为定制2D材料提供了有力的策略,从而满足实际应用中产生的特定要求。最近有几种策略已用于从2D材料构建3D体系结构 。例如真空过滤、自组装、水热反应和化学气相沉积。尽管使用各种技术(例如剥离和气相辅助生长)大范围开发了2D层状金属化合物,但是以3D配置构造2D材料并保留金属化合物独特的物理化学性质仍然是一项挑战。

为此,来自湖南大学等单位的研究人员研究了“具有3D双连续结构的纳米多孔2D金属化合物的一般合成”,相关论文发表在顶级期刊《Advanced Materials》。

论文链接:

https://doi.org/10.1002/adma.202004055

在本文中,报道了具有3D双连续纳米多孔结构的各种2D(原子尺度厚度)金属化合物的通用合成策略。通过表面合金策略成功制备了19种二元化合物,包括硫化物、硒化物、碲化物、碳化物和氮化物,以及五种合金化合物,通过使用可循环利用的纳米孔金辅助化学气相沉积工艺可以轻松生产这些化合物。这些化合物具有2D物理化学特性,可调节的孔径以及用于电催化应用的成分的3D纳米多孔金属化合物在电化学N2还原反应中显示出出色的催化性能。这项工作为基础研究和各种纳米多孔金属化合物的潜在应用开辟了一条崭新的途径。

图1.制备纳米多孔金属化合物的一般合成方法的示意图。a–d)通过表面合金形成制备纳米多孔MX n。 e)浮在水面上的np-MoSSe flm的光学图像。

图2.纳米多孔二维金属化合物库。通过本方法生长的各种纳米多孔金属化合物的SEM图像

图3.代表性np-MXn的电子显微镜表征

图4.结构表征和电化学NRR性能

总之,本文报道了一种通用的纳米多孔金辅助化学气相沉积方法,可以快速、可扩展地生产由19种二元化合物和5种合金化合物组成的双连续纳米多孔金属化合物库。值得注意的是,可以通过自由选择Au-M表面合金和X前驱体来制备新的纳米多孔金属化合物,并且只需切换前驱体M或X气体即可简单地在同一生长基质上获得不同的金属化合物。所得的3D纳米多孔MoSSe合金具有出色的NRR活性,其在环境条件下的法拉第效率为7.51%、理想的产率为12.2µg h-1 mg-1cat。 ( 文:SSC )

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