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      科學(xué)家實現(xiàn)單層復(fù)合氫氧化物類材料規(guī)?;铣?/h1>
      2021-02-28 17:19:27
      潤滑與密封 2021年6期
      關(guān)鍵詞:光電催化氫氧化物電催化

      “水滑石”是一類陰離子插層層狀材料,其主體層板一般由兩種金屬氫氧化物組成,層間插層陰離子,也被稱為層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)。為推動其在光電催化領(lǐng)域中的應(yīng)用,科學(xué)家一直在探索這類單層材料的規(guī)?;铣伞?/p>

      日前,北京化工大學(xué)化學(xué)學(xué)院宋宇飛教授、趙宇飛教授團隊開發(fā)出一種新方法,成功制備多品種單層LDHs納米片,并將其應(yīng)用于光催化二氧化碳還原和電催化水氧化,該方法有望實現(xiàn)在短時間內(nèi)大量制備單層LDHs。

      LDHs作為一種典型的陰離子插層2D材料,在光/電催化領(lǐng)域顯示出廣泛的應(yīng)用。特別是單層的LDHs,由于其富有大量的缺陷,展現(xiàn)出更加優(yōu)異的光電催化性能。例如,已有研究表明,含有豐富缺陷的單層NiAl-LDH在大于600 nm波長下可實現(xiàn)光催化二氧化碳還原生成一氧化碳和甲烷(含C產(chǎn)物選擇性100%)。

      研究人員意識到,目前合成單層LDHs的策略難以滿足工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)要求,或者需要昂貴的設(shè)備。想要實現(xiàn)LDHs的工業(yè)應(yīng)用,迫切需要開發(fā)一種合適的方法來實現(xiàn)規(guī)模化合成單層LDHs。為此,該研究團隊借助膠體磨反應(yīng)器,采用已經(jīng)商業(yè)化的成核晶化隔離法,成功制備了多品種單層LDHs納米片,并將其應(yīng)用于光催化二氧化碳還原和電催化水氧化。

      北京化工大學(xué)化學(xué)學(xué)院的科研團隊介紹,他們用成核晶化隔離法(SNAS)法,通過調(diào)控膠體磨反應(yīng)器的轉(zhuǎn)速,鹽溶液濃度,在添加少量的層生長抑制劑(甲酰胺)條件下,開發(fā)了一種可用于規(guī)模化合成單層LDH的簡便方法。

      實驗證明,通過該方法獲得的單層LDHs納米片的厚度約1 nm左右,富含大量的缺陷,其在二氧化碳光還原中表現(xiàn)出優(yōu)異的活性。在可見光下,對甲烷的選擇性為81.75%,可抑制氫的選擇性小于3%。

      同時,該團隊使用氨水溶液作為共沉淀劑,實現(xiàn)了短時間內(nèi)大量合成無有機溶劑添加的單層LDHs產(chǎn)品,合成的單層NiFe-LDH展現(xiàn)出優(yōu)異的析氧反應(yīng)(OER)性能。

      在研究人員看來,此項工作展現(xiàn)了SNAS法單次可大量制備的優(yōu)勢,為合成單層LDHs提供了一種簡單、節(jié)能且普遍適用的策略,為單層LDHs的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

      (來源:中國科學(xué)報)

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