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新发现的纳米级立方体薄片被发现是有效的催化剂

导读 东京都立大学的研究人员创造了由氯原子连接的过渡金属硫族化合物立方体片。尽管原子片已被广泛研究,例如石墨烯,但该团队的工作开辟了新局...

东京都立大学的研究人员创造了由氯原子连接的过渡金属硫族化合物“立方体”片。尽管原子片已被广泛研究,例如石墨烯,但该团队的工作开辟了新局面,使用团簇代替。这项研究发表在《先进材料》杂志上。

该团队成功在碳纳米管内形成纳米带,用于结构表征,同时还形成可剥离和探测的微尺度立方体薄片。这些被证明是产生氢气的极佳催化剂。

二维材料是纳米技术的一项突破,实现了具有特定于其片状性质的奇特电子和物理特性的材料。

虽然石墨烯广为人知,但过渡金属硫族化合物(TMC)也备受关注,它由过渡金属和硫或硒等16族元素组成。例如,TMC纳米片已被证明能够发光,并作为晶体管表现出优异的性能。

然而,尽管进步正在迅速推进,但在大多数情况下,还是需要让原子在片状几何形状中形成正确的晶体结构。

东京都立大学助理教授YusukeNakanishi领导的研究小组受到启发,尝试了一种不同的方法:是否可以使用TMC簇,并将它们排列成二维图案?这种组装纳米片的新方法将产生一类完全不同的纳米材料。

研究小组将精力集中在钼和硫的立方“超原子”簇上。他们在碳纳米管的纳米级范围内,从氯化钼(V)和硫的蒸汽中生长出这种材料。

生长出的纳米带被很好地隔离,可以使用透射电子显微镜(TEM)清晰地成像。他们证实,他们的材料由孤立的硫化钼“立方体”组成,这些立方体通过氯原子连接在一起,与块体材料中的立方体结构截然不同。

但要使这种材料能够投入实际应用,就需要将其制成更大的尺寸。在同一个实验中,该团队发现一种片状材料覆盖在玻璃反应管的内部。

通过将固体与壁分离,他们发现固体由相对较大的微尺度薄片组成,这些薄片由相同的超原子簇组成,排列成六边形图案。虽然该团队才刚刚开始探索新材料的潜力,但他们已经在理论上证明了同样的结构在微小的压力下可以发光。

他们还发现,它可能是氢析出反应(HER)的有效催化剂,这种反应最常见的情况是电流通过水时产生氢气。与本身就是一种有前途的催化材料的二硫化钼相比,这种新的层状材料在探测时在较低电压下显示出明显更高的电流,表明效率更高。

虽然还有更多的发展,但他们组装纳米片的新方法有望带来一系列具有令人兴奋的新功能的合理设计的新材料。

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