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我院在二维材料可控构筑及其催化应用领域取得重要进展

日期:2020-11-28 来源: 作者:王岩

近日,我校欧宝体育app官方吴玉程教授课题组通过冷冻-超声液相剥离工艺,成功构筑了二维材料的量子点/纳米片同质结并用作高效析氢电催化剂。相关研究成果以“Self-assembly of 0D/2Dhomostructure for enhanced hydrogen evolution”为题,发表在爱思唯尔材料学旗舰期刊《今日材料》上(Materials Today,最新影响因子24.372),并被编辑以“More active sites for better hydrogen evolution”为题,选为同期News作亮点报道。

二维材料具有优异的光学和电子学特性,在光电器件和催化领域有重要的应用前景。近年来,二维材料量子点和纳米片在电催化析氢反应中得到了广泛的研究,其中典型代表为二硫化钼、二硫化钨的量子点和纳米片。但是,目前通过Top-Down路径从块体得到二维材料量子点和纳米片的方法通常需要复杂的步骤,且量子点和纳米片的产率低,难以满足应用需求。

我校吴玉程教授团队与美国莱斯大学Pulickel M. Ajayan教授、辛辛那提大学Jingjie Wu副教授以及印度甘地理工学院C. S. Tiwary博士等合作,在前期可控制备二维材料量子点和缺陷态超薄纳米片的基础(Science Advances2017, 3: e1701500;Journal of Physical Chemistry Letters2019, 10, 3282-3289)上,通过引入并改进冷冻-超声液相剥离工艺,在较短的时间内实现了从块体粉末直接得到共同均匀分散在低沸点溶剂中的二维超薄纳米片和量子点,进一步通过自组装过程可控构筑了二维材料的量子点/纳米片同质结。以石墨烯、二硫化钼、二硫化钨为例,该研究可控构筑了三种材料的量子点/纳米片同质结,均获得优异的电催化析氢活性。该研究成果为设计和构筑二维材料同质结或异质结及其高效率电催化、电化学储能等应用奠定了基础,为液相剥离工艺宏量、快速制备二维材料量子点、纳米片及层状材料的直接剥离提供了新的思路。

该工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、教育部高等学校引智计划项目等资助。合肥工业大学为该论文第一署名单位,王岩副教授,Jingjie Wu副教授和吴玉程教授是论文通讯作者,我校欧宝体育app官方2016级博士生张剑芳和朱天钰为论文共同第一作者。

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