深圳先进院成功建立二维金属氧化物宏量制备新方法

近日，中国科学院深圳先进技术研究院材料所（筹）材料界面研究中心在二维过渡金属氧化物制备领域取得新进展。相关成果以Facile Mass Production of Self-Supported Two-Dimensional Transitional metal Oxides for Catalytical Applications（《简易宏量制备适用于电催化应用的自支撑二维过渡金属氧化物》）为题发表在化学领域期刊Chemical Communications (《化学通讯》)上。论文第一作者是康翼鸿，通讯作者是喻学锋。论文合作者还包括Seeram Ramakrishna和朱剑豪等。

二维过渡金属氧化物具有高比表面积、高稳定性、活性位点多等优势，近年来受到广泛关注，在能源催化领域展现出巨大的应用价值。但是传统的“自上而下”或者“自下而上”的制备方法都过于复杂，需要大量的化学试剂和大量的热能，既不经济也不环保，无法真正实现大规模制备，限制了二维过渡金属氧化物的工业应用。

基于此，团队打破传统思维，利用化学腐蚀的原理，在室温条件且不添加任何化学试剂的情况下，仅利用过渡金属粉末和水反应，就可以合成自支撑的二维过渡金属氧化物纳米片结构。同时通过扫描电子显微镜、投射电子显微镜、X射线光谱仪、拉姆光谱仪等一系列表征手段揭示了二维层状过渡金属自组装的机制。此外，利用电化学工作站测试分析发现，通过该方法制备的自支撑的二维过渡金属氧化物具有非常好的氧还原性能和极高的稳定性，可以媲美目前报道的最好的非贵金属催化剂，甚至在高电流密度的情况下优于贵金属催化剂的性能。该方法提供了一种非常简便的适用于多种过渡金属的二维材料制备方法，为二维材料的大规模应用提供了新思路。

上述工作得到国家自然科学基金、深圳市基础研究项目、深港创新圈项目等的支持。

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自支撑二维过渡金属氧化物纳米结构的合成示意图。左下：自支撑二维Co3O4的结构表征。右下：自支撑二维Co3O4的电催化性能