【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化物所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室能源與環(huán)境小分子催化研究中心(509組群)鄧德會研究員、于良副研究員團隊在二維過渡金屬氫化物的可控制備及電催化應(yīng)用研究中取得新進展。團隊利用表面配體限域效應(yīng)，打破了環(huán)境條件下形成過渡金屬氫化銠(RhH)的熱力學(xué)限制，開發(fā)出一種新型的、可在環(huán)境條件下穩(wěn)定存在的二維RhH納米片，該材料在電催化析氫反應(yīng)中顯示出優(yōu)于商業(yè)Pt/C的催化活性。
 

　　過渡金屬氫化物在涉氫催化反應(yīng)中顯示了重要的應(yīng)用潛力。但是，受限于其高的形成焓，過渡金屬氫化物通常只能在GPa級的高壓H2條件下或苛刻的強還原條件下穩(wěn)定存在。氫化鈀(PdH)是目前報道的唯一可在環(huán)境條件下穩(wěn)定存在的過渡金屬氫化物。除此之外，尚未實現(xiàn)其它具備環(huán)境條件穩(wěn)定性的非鈀過渡金屬氫化物的制備與應(yīng)用。
 

　　鄧德會團隊長期聚焦二維催化材料的表界面調(diào)控及小分子催化轉(zhuǎn)化研究，取得了系列研究進展(Nat. Catal.，2023；Angew. Chem. Int. Ed.，2023；Nat. Catal.，2021；Adv. Mater.，2020；Angew. Chem. Int. Ed.，2020；Chem. Rev.，2019；Nat. Commun.，2017；Nat. Nanotechnol.，2016)。本工作中，研究團隊利用正丁胺基團作為吸電子表面配體來增強Rh與間隙H之間的電子相互作用，使得在環(huán)境條件下二維RhH的形成不僅在熱力學(xué)上成為可行，而且也具備高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可在環(huán)境條件下保持穩(wěn)定超過5個月。利用電催化析氫作為探針反應(yīng)，該二維RhH催化劑的質(zhì)量活性相比于二維Rh提高了3倍以上。機理研究顯示，正丁胺基團修飾的二維RhH一方面適度降低了H的表面吸附能，另一方面通過配體介導(dǎo)的氫溢流機制，促進了H2的形成和脫附。該工作提出的表面配體限域效應(yīng)為開發(fā)可在環(huán)境條件下穩(wěn)定存在的新型過渡金屬氫化物提供了借鑒。此外，該二維RhH作為一種新型二維材料也擴充了二維材料“家族成員”。
 

　　相關(guān)成果以“Ligand-confined two-dimensional rhodium hydride boosts hydrogen evolution ”為題，發(fā)表在《物質(zhì)》(Matter)上。該工作的第一作者是我所509組群的博士后范錦昌。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年交叉團隊等項目的資助。(文/圖 范錦昌、于良)