上海交大研究团队在二维催化材料研究中取得新进展[图]

最近，上海交通大学材料科学与工程学院的研究团队，在用于电化学析氢反应的二维催化材料研究中取得了重要进展。在陈明伟教授带领下，其研究团队的博士研究生李慧、谭勇文、刘攀等通过与中科院硅酸盐研究所黄富强研究员团队合作，成功开发了低能量等离子刻蚀技术用于制备二维过渡金属硫化物TaS2多孔纳米片。该技术能够在三个原子层厚的二维晶体上可控加工高密度原子尺度的孔洞，增加其催化位点，从而有效改善二维材料析氢催化活性，相关研究成果“Atomic-Sized Pores Enhanced Electrocatalysis of TaS2 Nanosheets for Hydrogen Evolution”以上海交通大学为第一单位在线发表在材料领域顶尖学术期刊《Advanced Materials》(IF= 18.960)。

氢气是极具潜力的可再生清洁能源。利用水分解方法制备氢气具有可持续、无污染等优点从而受到广泛关注。目前最有效的析氢反应催化剂为纳米结构的贵金属铂。然而贵金属资源的稀缺和高成本，使得科学家们在积极寻找廉价替代物。近年来受到广泛关注的二维过渡金属硫化物已成为可能的候选替代材料。但析氢催化反应主要发生在原子不完全配位的二维材料边界处，如何合成、制备具有更多的带有不完全配位原子边界的二维材料是该材料能否取代贵金属铂的关键。陈明伟教授研究团队利用低能量等离子技术对二维材料TaS2纳米片进行刻蚀处理，使其形成高密度原子尺度孔洞，从根本上改善该材料的析氢反应活性。结合球差矫正电镜(Cs-corrected TEM)原子尺度结构表征，该团队定量测量了其开发的二维多孔材料催化活性与原子缺陷密度的关系，从实验上证明两者之间具有正比关系，为理论探索两维材料催化机理提供了实验依据。该方法也可用于处理其他二维材料，使其表面形成可控的缺陷从而影响其物理化学活性，为二维材料的加工和应用提供了新的思路。

论文链接：

http://dx.doi.org/10.1002/adma.201602502