科學(xué)家實(shí)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(rùn)滑與密封 2021年6期
“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(dòng)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?。
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(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)在短時(shí)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(zhǎng)下可實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)規(guī)?；铣蓡螌覮DHs。為此，該研究團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)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(zhǎng)抑制劑(甲酰胺)條件下，開發(fā)了一種可用于規(guī)?；铣蓡螌覮DH的簡(jiǎn)便方法。
實(shí)驗(yàn)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(duì)甲烷的選擇性為81.75%，可抑制氫的選擇性小于3%。
同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)使用氨水溶液作為共沉淀劑，實(shí)現(xiàn)了短時(shí)間內(nèi)大量合成無有機(jī)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(xiàng)工作展現(xiàn)了SNAS法單次可大量制備的優(yōu)勢(shì)，為合成單層LDHs提供了一種簡(jiǎn)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(guó)科學(xué)報(bào))
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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(zhǎng)下可實(shí)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%)。
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