李玉良院士&黄勃龙&薛玉瑞AFM：石墨二炔超薄纳米片用于高效水分解

Nanoyu

2021-02-15

石墨二炔（GDY）是一种新兴的二维碳材料，具有独特的结构和性能。在GDY表面上生长异质材料用于高效的能源利用极具吸引力。

近日，中科院化学研究所李玉良院士，香港理工大学黄勃龙教授，山东大学薛玉瑞教授首次报道了一种在GDY上高度可控地合成超薄2D 电荷转移（CT）纳米片的简单方法。

文章要点

1）研究人员在GDY衬底上生长出由镍和对苯二甲酸组成的自支撑超薄CT纳米片（CTNS/GDY）。作为定向超薄CT纳米片生长的起点，Ni原子可以均匀而牢固地锚定在GDY上。样品的形貌的SEM、TEM和AFM系统表征结果显示，生长在GDY上的超薄CT纳米片具有超薄的2D形貌，纳米粒子尺寸约为2.75 nm，GDY的晶格间距为0.365 nm，纳米粒子的晶格间距为0.146 nm。GDY纳米片的厚度约为1.3 nm，而生长在GDY上的CTNs纳米片的厚度约为4.20 nm。

2）实验结果显示，CTNS/GDY催化剂具有创纪录的析氧反应活性，在碱性电解液中的过电位仅为155 mV，电流密度为10 mA cm⁻²。密度泛函理论（DFT）计算表明，GDY-CT异质界面的强p-d耦合效应增强了其整体电子活性，从而导致了快速可逆的氧化还原转换，且电子转移势垒较低。实验表征结果显示，GDY在调节形态和电子结构以提高OER速率中具有关键作用。

这些发现有望有助于设计更高效的催化剂，以实现高效的氢能技术。

参考文献

Yuxin Liu, et al, Graphdiyne Ultrathin Nanosheets for Efficient  Water Splitting, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202010112

https://doi.org/10.1002/adfm.202010112